JP4243578B2 - Plant growth system that can promote plant growth - Google Patents
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Description
本発明は、植物の育成を促進することができる植物育成システムに関する。特に本発明は、改質器によって生成された二酸化炭素を植物育成空間に導く、植物育成システムに関する。 The present invention relates to a plant growth system that can promote plant growth. In particular, the present invention relates to a plant growing system that guides carbon dioxide generated by a reformer to a plant growing space.
近年、大気中の二酸化炭素の濃度より高い濃度の雰囲気下において植物の育成を行うことによって、その育成や収穫量に効果があることが認められている。従来、園芸ハウス等の温度調節システムにおいて、温度調節用の燃焼装置から発生する二酸化炭素を含む燃焼排ガスを利用して植物を育成する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
しかし、夏季など、温度調節用の燃焼装置を駆動しない期間は、園芸ハウスに燃焼排ガスを供給することができない。また、燃焼排ガスは、二酸化炭素以外に硫黄分などの不純物を含む。したがって、燃焼排ガスから不純物を除去するための装置を設けることは、無駄が多く好ましくない。また、良質の燃料を燃焼装置の燃料として使用することで、燃焼排ガスに含まれる不純物の量を低減できる。しかし、良質の燃料を使用することによって燃料コストが上昇するため好ましくない。 However, the combustion exhaust gas cannot be supplied to the horticultural house during a period when the temperature adjusting combustion device is not driven, such as in summer. Further, the combustion exhaust gas contains impurities such as sulfur in addition to carbon dioxide. Therefore, providing a device for removing impurities from the combustion exhaust gas is wasteful and is not preferable. Moreover, the amount of impurities contained in the combustion exhaust gas can be reduced by using a high-quality fuel as the fuel for the combustion apparatus. However, using high quality fuel is not preferable because the fuel cost increases.
このような課題を解決するために、本発明の第1の形態における植物育成システムは、植物を育成する植物育成空間と、化石燃料から水素と二酸化炭素を生成する改質器と、改質器によって生成された二酸化炭素を植物育成空間に導く二酸化炭素配管と、水素を消費する水素需要に、改質器によって生成された水素を導く水素配管とを備えた。 In order to solve such a problem, a plant growing system according to the first embodiment of the present invention includes a plant growing space for growing plants, a reformer that generates hydrogen and carbon dioxide from fossil fuel, and a reformer The carbon dioxide piping which leads the carbon dioxide produced | generated by the plant growth space, and the hydrogen piping which guide | induces the hydrogen produced | generated by the reformer to the hydrogen demand which consumes hydrogen.
このため、植物育成空間で育成される植物の成長を促進することができる。 For this reason, it is possible to promote the growth of plants grown in the plant growing space.
また本形態における植物育成システムは、改質器が生成した水素と二酸化炭素の混合気から二酸化炭素を分離する分離装置を更に備え、二酸化炭素配管は、分離装置によって分離された二酸化炭素を植物育成空間に導く。水素配管は、分離装置によって分離された水素を水素需要に導く。また、改質器は植物育成空間の近傍に設けられている。 The plant growing system according to the present embodiment further includes a separation device that separates carbon dioxide from the mixture of hydrogen and carbon dioxide generated by the reformer, and the carbon dioxide pipe grows the carbon dioxide separated by the separation device. Lead to space. The hydrogen pipe leads the hydrogen separated by the separation device to the hydrogen demand. The reformer is provided in the vicinity of the plant growing space.
このため、純度の高い二酸化炭素を植物育成空間に供給することができる。また、燃料電池の発電に利用される水素の利用率を高めることができる。 For this reason, high purity carbon dioxide can be supplied to the plant growing space. In addition, the utilization rate of hydrogen used for power generation of the fuel cell can be increased.
水素需要は、水素を用いて発電を行い、二酸化炭素を前記植物育成空間に供給するポンプを駆動する燃料電池である。 The hydrogen demand is a fuel cell that drives a pump that generates power using hydrogen and supplies carbon dioxide to the plant growing space.
燃料電池は、水素および二酸化炭素の混合気を吸気すると共に混合気を排気する。改質器は、水素濃度の下がった混合気を燃焼させて水素燃焼ガスを排出する。二酸化炭素配管は、水素燃焼ガスを植物育成空間に導く。 The fuel cell takes in a mixture of hydrogen and carbon dioxide and exhausts the mixture. The reformer burns the air-fuel mixture having a reduced hydrogen concentration and discharges hydrogen combustion gas. The carbon dioxide pipe guides the hydrogen combustion gas to the plant growing space.
このため、水素および二酸化炭素の双方を、有効に活用することができる。 For this reason, both hydrogen and carbon dioxide can be utilized effectively.
改質器は、更に化石燃料を燃焼させる化石燃料燃焼室と、当該化石燃料燃焼室と分離されており、水素濃度の下がった混合気を燃焼させる水素燃焼室とを有する。二酸化炭素配管は、化石燃料燃焼室の排ガスを植物育成空間に導かず、水素燃焼ガスを植物育成空間に導く。 The reformer further includes a fossil fuel combustion chamber for burning fossil fuel, and a hydrogen combustion chamber that is separated from the fossil fuel combustion chamber and burns an air-fuel mixture having a reduced hydrogen concentration. The carbon dioxide pipe does not guide the exhaust gas from the fossil fuel combustion chamber to the plant growth space, but guides the hydrogen combustion gas to the plant growth space.
このため、汚染の少ない二酸化炭素を植物育成空間に供給することができる。 For this reason, carbon dioxide with little pollution can be supplied to a plant growth space.
また本形態における植物育成システムは、改質器によって生成された二酸化炭素を貯蔵する二酸化炭素貯蔵装置と、植物育成空間で消費される二酸化炭素の量が、分離装置から供給される二酸化炭素の量に比べて少ない場合に、余剰となる量の二酸化炭素を二酸化炭素貯蔵装置に貯蔵し、植物育成空間で消費される二酸化炭素の量が、分離装置から供給される二酸化炭素の量に比べて多い場合に、不足する量の二酸化炭素を二酸化炭素貯蔵装置から植物育成空間に供給する制御部とを更に備えた。 Further, the plant growing system in this embodiment includes a carbon dioxide storage device that stores carbon dioxide generated by the reformer, and an amount of carbon dioxide that is consumed in the plant growing space is supplied from the separation device. When the amount of carbon dioxide that is excessive is stored in the carbon dioxide storage device, the amount of carbon dioxide consumed in the plant growing space is larger than the amount of carbon dioxide supplied from the separation device. In this case, the apparatus further includes a control unit that supplies an insufficient amount of carbon dioxide from the carbon dioxide storage device to the plant growing space.
制御部は、前記植物育成空間への日射量に応じた量の二酸化炭素を前記植物育成空間に供給する。 A control part supplies the quantity of the carbon dioxide according to the amount of solar radiation to the plant growth space to the plant growth space.
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。 The above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention, and sub-combinations of these feature groups can also be the invention.
本発明によれば、改質器が生成する二酸化炭素を植物育成空間に供給するので、植物の育成を促進することができる。 According to the present invention, since the carbon dioxide generated by the reformer is supplied to the plant growing space, plant growth can be promoted.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の開発手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention. However, the following embodiments do not limit the invention according to the claims, and all combinations of features described in the embodiments are included. It is not necessarily essential for the development means of the invention.
図1は、本発明の実施形態に係る植物育成システム30の構成の一例を示す図である。本実施形態は、植物の成長を促進することができる植物育成システムを提供することを目的とする。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a
植物育成システム30は、温室40、改質器44、改質ガス配管56、分離装置42、水素配管58、燃料電池50、二酸化炭素配管48、二酸化炭素貯蔵タンク106、ポンプ108、二酸化炭素貯蔵弁102、二酸化炭素供給弁104、制御部100、日射計110、熱需要52、および電力需要54を備える。温室40の内部では植物41が栽培される。
The
改質器44は温室40に隣接して設けられている。改質器44は、化石燃料を含む原料ガスから水素と二酸化炭素を含む改質ガスを生成する。改質器44は、例えば、都市ガス、プロパンガス等を改質して、例えば、70%前後の水素、20%前後の二酸化炭素、2〜3%のメタン、2〜3%の窒素、および10ppm以下の一酸化炭素を含む改質ガスを生成する。改質器44は、外部から供給される化石燃料を燃焼させることによって、改質ガスを生成するために必要な熱量を生成する。改質器44によって生成された改質ガスは、改質ガス配管56によって分離装置42に導かれる。
The
分離装置42は、改質器44が生成した改質ガスから二酸化炭素を分離する。分離装置42には水素配管58および二酸化炭素配管48が接続される。水素配管58は、分離装置42によって二酸化炭素が分離された改質ガスを燃料電池50に導く。二酸化炭素配管48は、温室40と分離装置42とを接続しており、分離装置42によって改質ガスから分離された二酸化炭素は、ポンプ108によって温室40に導かれる。
The
温室40は植物41を育成する。温室40内で育成される植物41は光合成を行い、二酸化炭素配管48から供給される二酸化炭素を消費して酸素を生成する。
The
燃料電池50は熱需要52の近傍に設けられ、改質器44が生成した改質ガスに含まれる水素を用いて発電を行う。燃料電池50は、例えば、住居の敷地内に設けられた固体高分子型燃料電池(PEFC)である。燃料電池50が発電する電力は、ポンプ108および電力需要54に供給される。また、燃料電池50の発電とともに生成される排熱は、熱需要52に供給される。熱需要52は、例えば住居に備えられた、温水を消費する機器である。また、熱需要52は温水を蓄積する貯湯槽であってよい。また、熱需要52は、温室40の内部を温めるための機器であってよい。電力需要54は、例えば住居に備えられた、電力を消費する機器である。また、電力需要54は、温室40の内部を温める機器であってよく、また、温室40の照明装置など温室40が機能するために必要な機器であってよい。
The
二酸化炭素貯蔵弁102は、二酸化炭素配管48と二酸化炭素貯蔵タンク106とを接続し、分離装置42から供給される二酸化炭素の量に対する、二酸化炭素貯蔵タンク106に貯蔵される二酸化炭素の量の割合を制御する。二酸化炭素供給弁104は、二酸化炭素貯蔵タンク106と二酸化炭素配管48とを接続し、二酸化炭素貯蔵タンク106から温室40に供給される二酸化炭素の量を制御する。日射計110は、温室40の内部に設けられ、温室40内への日射量を計測する。
The carbon
制御部100は、温室40で消費される二酸化炭素の量が、分離装置42から供給される二酸化炭素の量に比べて少ない場合に、二酸化炭素貯蔵弁102を制御することによって、余剰となる量の二酸化炭素を二酸化炭素貯蔵タンク106に貯蔵する。また制御部100は、温室40で消費される二酸化炭素の量が、分離装置42から供給される二酸化炭素の量に比べて多い場合に、二酸化炭素供給弁104を制御することによって、不足する量の二酸化炭素を二酸化炭素貯蔵タンク106から温室40に供給する。
When the amount of carbon dioxide consumed in the
また、制御部100は、日射計110で計測される温室40内への日射量と、温室40に供給すべき二酸化炭素の量との関係を記憶しておき、温室40内への日射量に応じた量の二酸化炭素を温室40に供給すべく、二酸化炭素貯蔵弁102および二酸化炭素供給弁104を制御する。なお、温室40内に、日射計110の他に、光合成有効波長域の光量子密度を測定する光量子センサ、または光の強さを測定する照度センサを備えてもよく、制御部100は、温室40内への光量子密度、または照度に基づいて温室40に供給すべき二酸化炭素の量を決定してもよい。
Further, the
このように、植物育成システム30では、改質器44が生成した改質ガスに含まれる二酸化炭素を温室40に供給するので、植物41の成長を促進することができる。また、二酸化炭素配管48が、分離装置42によって分離された二酸化炭素を温室40に導くので、純度の高い二酸化炭素を温室40に供給することができる。このようにして、改質器44が生成する二酸化炭素を有効に利用し、二酸化炭素が外気へ排出される量を削減できる。また、昼間の曇りの時間帯、夜間等、植物41の光合成が昼間の晴れた時間帯に比べて盛んでない時に二酸化炭素貯蔵タンク106に二酸化炭素を貯蔵しておき、昼間の晴れた時間帯など、植物41の光合成が盛んな時に二酸化炭素貯蔵タンク106に貯蔵された二酸化炭素を供給することができるので、改質器44が生成する二酸化炭素を無駄にすることなく利用することができる。また、制御部100が、日射量に応じた量の二酸化炭素を植物41に供給するので、植物41が外気に開放された場所で育成される場合であっても、適切な量の二酸化炭素を植物41に供給することができる。
Thus, in the
また、分離装置42が、改質器44が生成した改質ガスから二酸化炭素を分離するので、燃料電池50の発電に利用される水素の利用率が高まる。また、改質器44が生成する改質ガスは、化石燃料を燃焼させた燃焼ガスに比べて硫黄分等の不純物の含有量が少ないので、分離装置42を設置するためのコスト、分離装置42を維持するためのコストを低減することができる。
Further, since the
なお、一般に、植物41を育成するには、二酸化炭素濃度は10%前後であることが望ましい。したがって、制御部100は、二酸化炭素貯蔵弁102および二酸化炭素供給弁104を制御することによって、温室40内の二酸化炭素の濃度が10%前後に維持されるよう、二酸化炭素配管48から供給される二酸化炭素の量を適切に調節してもよい。また、温室40が藻類を育成するものである場合、二酸化炭素濃度を50%前後に高めてもよい。この場合は、改質器44が生成する改質ガスに含まれる二酸化炭素をより多く消費させることができる。
In general, in order to grow the
図2は、分離装置42の構成の一例を示す図である。分離装置42は、水吸収装置62、アミン吸収装置64、およびアミン再生装置66を備える。分離装置42は、改質器44から供給される改質ガスに含まれる二酸化炭素を、水およびアミン吸収液に吸収させて、二酸化炭素濃度が低減された改質ガスを燃料電池50に供給する。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the
改質器44が生成する改質ガスは、改質ガス配管56によって水吸収装置62に供給される。改質ガス配管56を通過する改質ガスは、アミン再生装置66で熱交換することによって冷却された後、水吸収装置62に供給される。水吸収装置62内には、水が蓄積されており、改質ガスを水吸収装置62内に蓄積された水と接触させることで、改質ガス中の二酸化炭素を60%以上を水に吸収させる。水吸収装置62内の水はアルカリ性であることが望ましい。水吸収装置62で二酸化炭素を吸収した水は、二酸化炭素配管48を通じて温室40に供給される。温室40に供給された二酸化炭素を吸収した水は、植物41に噴霧されることによって、植物41に二酸化炭素を供給する。
The reformed gas generated by the
アミン吸収装置64では、水吸収装置62から供給される改質ガスに含まれる二酸化炭素を、アミン吸収装置64が有するアミン吸収液が吸収することによって、改質ガス中に含まれる二酸化炭素をさらに分離する。アミン吸収液としては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミンなどのアルカノールアミン吸収液が望ましい。アミン吸収装置64によって二酸化炭素を更に分離された改質ガスは、水素配管58によって燃料電池50に供給される。
The
アミン吸収液はアミン吸収装置64とアミン再生装置66との間を循環している。アミン吸収液は、アミン再生装置66における改質ガスからの二酸化炭素の吸収と、アミン再生装置66における二酸化炭素の脱着とを繰り返す。アミン再生装置66は、二酸化炭素を吸収したアミン吸収液の温度を上昇させることによって、二酸化炭素をアミン吸収液から脱着する。アミン吸収液から二酸化炭素を脱着するための熱源としては、改質ガス配管56を通過する改質ガスが有する熱を利用する。また、アミン吸収液から二酸化炭素を脱着するための熱源として、改質器44の排熱を利用してもよい。例えば、改質器44を加温するための燃焼排ガスと、アミン再生装置66のアミン吸収液とを熱交換させてもよい。アミン再生装置66によってアミン吸収液から脱着された二酸化炭素は、二酸化炭素配管48によって温室40に供給される。
The amine absorbing liquid circulates between the
なお、温室40で消費される二酸化炭素の量が、分離装置42から供給される二酸化炭素の量に比べて少ない場合に、余剰となる量の二酸化炭素を水吸収装置62内に蓄積された水に吸収させ、二酸化炭素を吸収した水を貯蔵することによって二酸化炭素を貯蔵しておいてもよい。また、余剰となる量の二酸化炭素をアミン吸収液に吸収させ、二酸化炭素を吸収したアミン吸収液を貯蔵することによって二酸化炭素を貯蔵しておいてもよい。
In addition, when the amount of carbon dioxide consumed in the
また、分離装置42の他の例としては、圧力スイング吸着法(PSA法)を利用する分離装置42である。この場合、分離装置42は、PSA法によって改質ガスから二酸化炭素を分離するものである。また、分離装置42のさらなる他の例としては、分離装置42は、PSA法、膜分離法、水素吸蔵合金精製法などを用いて水素を分離するものである。この場合、改質ガスは、分離装置42によって、水素ガスと、水素を分離された改質ガスに分離され、水素を分離された改質ガスは二酸化炭素配管48によって温室40に導かれる。
Another example of the
図3は、本発明の他の実施形態に係る植物育成システム30の構成の一例を示す。植物育成システム30は、温室40、改質器44、水素配管58、燃料電池50、オフガス配管60、二酸化炭素配管48、熱需要52、および電力需要54を備える。温室40の内部では植物41が栽培される。なお、図3において、図1と同じ符号を付した構成は、図1における構成と同一又は同様の機能を有するので、説明を省略する。
FIG. 3 shows an example of the configuration of a
改質器44によって生成された改質ガスは、水素配管58によって燃料電池50のアノードに供給される。燃料電池50は、燃料電池50のアノードに供給された改質ガス中の水素を消費して発電を行い、アノードに供給された改質ガスに比べて水素濃度の下がったオフガスをアノードから排気する。アノードから排気されたオフガスは、オフガス配管60によって改質器44に導かれる。
The reformed gas generated by the
改質器44は、オフガス配管60によって導かれるオフガスを燃焼させて水素燃焼ガスを排出する。改質器44は、化石燃料を燃焼させる燃焼室およびオフガスを燃焼させる燃焼室を有しており、二酸化炭素配管48はオフガスを燃焼させる燃焼室と温室40とを結ぶ。
The
このように、二酸化炭素配管48が、オフガスを燃焼させることによって生成される水素燃焼ガスを温室40に導くので、温室40には不純物の濃度の低い二酸化炭素が供給される。これによって植物41の成長をより促進させることができる。また、燃焼によって得られる暖かい水素燃焼ガスを温室40に供給することによって、温室40を温めるためのエネルギーを削減することができる。また、水素および二酸化炭素の双方を、有効に活用することができる。
Thus, since the
図4は、改質器44の構成の一例を示す図である。図4は改質器44の断面を示す。改質器44は、外筒84、蓋90、および底91で形成される円筒容器内に、化石燃料燃焼室78、水素燃焼室80、および触媒室92を有する。内筒85が外筒84の半径方向内側に間隔を置いて同心円状に配置されており、外筒84と内筒85の間に触媒室92が形成される。触媒室92は、改質層72、CO変成層74、およびCO選択除去層76、中間第1円筒88、および中間第2円筒89を有する。中間第1円筒88および中間第2円筒89は、外筒84および内筒85の間に同心円状に配置される。中間第1円筒88は、中間第2円筒89よりも半径方向内側に配置される。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the configuration of the
化石燃料燃焼室78および水素燃焼室80は、内筒85の半径方向内側に形成され、互いに燃焼室隔壁87によって隔てられている。化石燃料燃焼室78は、内筒85、燃焼室隔壁87、および蓋90に囲まれる空間で形成され、燃焼筒86および化石燃料バーナ79を備える。化石燃料バーナ79には化石燃料配管96が接続される。水素燃焼室80は、内筒85、燃焼室隔壁87、および底91に囲まれる空間で形成され、水素バーナ81および燃焼筒86を備える。水素バーナ81にはオフガス配管60が接続される。燃焼筒86は、化石燃料バーナ79および水素バーナ81の半径方向外側に間隔を置いて同心円状に配置される。
The fossil
蓋90は、原料ガス入口71および化石燃料燃焼ガス排出口82を備える。底91は、改質ガス出口77および水素燃焼ガス排出口83を備える。また、外筒84には、空気入口94が設けられる。
The
都市ガス、LPガス等の化石燃料は、化石燃料配管96から化石燃料バーナ79に供給され、化石燃料バーナ79で燃焼する。化石燃料の燃焼ガスは、化石燃料燃焼ガス排出口82から外部に排出される。また、燃料電池50のアノードから供給されるオフガスは、オフガス配管60によって水素バーナ81に供給され、水素燃焼室80内で燃焼する。水素バーナ81の燃焼によって生成する水素燃焼ガスは、水素燃焼ガス排出口83に接続された二酸化炭素配管48から流出する。改質層72は、化石燃料バーナ79および水素バーナ81での燃焼によって加温される。
Fossil fuels such as city gas and LP gas are supplied from the
都市ガス、LPガス等の改質原料ガスと、水蒸気との混合蒸気である原料ガスは、原料ガス入口71に接続された原料ガス配管98を通じて改質層72に流通する。原料ガスは、触媒室92が有する改質層72、CO変成層74、およびCO選択除去層76を順に通過した後に、改質ガス出口77に接続された水素配管58へ改質ガスとして流出する。
A raw material gas that is a mixed vapor of reforming raw material gas such as city gas and LP gas and water vapor flows to the reforming
改質層72は、内筒85と中間第1円筒88との間の空間に、改質触媒を充填して形成される。改質層72の改質触媒としては、例えばニッケル系、ルテニウム系等の触媒が使用される。原料ガス入口71から流通してくる原料ガスは、改質層72において次の化学式(1)で示される反応によって、水素と一酸化炭素を含有する改質ガスに転換される。
CO変成層74は、中間第1円筒88と中間第2円筒89との間の空間に、CO変成触媒を充填して形成される。CO変成層74のCO変成触媒としては、例えば白金系、ルテニウム系等の触媒が使用される。CO変成層74は、中間第1円筒88を挟んで改質層72と隣接している。また、中間第1円筒88と底91との間の隙間を介して改質層72と連通している。これによって、改質層72で生成された改質ガスは、改質層72から中間第1円筒88と底91との隙間から、CO変成層74に流通してくる。改質ガスがCO変成層74を通過する間にCO変成反応が生じる。これによって、CO変成層74を通過した後の改質ガス中の一酸化炭素の濃度は0.5%前後に低下する。
The
CO選択除去層76は、中間第2円筒89と外筒84との間の空間に、選択酸化触媒を充填して形成される。CO選択除去層76の選択酸化触媒としては、例えばルテニウム系、白金系等の触媒が使用される。CO選択除去層76は、中間第2円筒89を挟んでCO変成層74と隣接している。また、中間第2円筒89と蓋90との間の隙間を介してCO変成層74と連通している。これによって、CO変成層74から流出した改質ガスは、CO変成層74から中間第2円筒89と蓋90との隙間から、CO選択除去層76に流通してくる。改質ガスがCO選択除去層76を通過する間に、空気入口94から取り入れられる空気中の酸素とのCO選択酸化反応が生じる。これによって改質ガス中の一酸化炭素濃度はさらに低下する。望ましくは、水素配管58に流出する改質ガス中の一酸化炭素の濃度を10ppm以下にまで低下させる。
The CO
このように、燃料電池50のアノードから排出されるオフガスに含まれる水素は、改質器44の水素燃焼室80が有する水素バーナ81によって燃焼される。オフガスの燃焼熱は改質層72での改質反応を促進する。オフガスの燃焼によって発生する水素燃焼ガスは化石燃料を燃焼させた場合に比べて硫黄分などの不純物が少ない。したがって、温室40に水素燃焼ガスを直接供給することができる。すなわち、オフガスの燃焼時に発生する熱を原料ガスの改質ガスの生成に利用しつつ、二酸化炭素を含む水素燃焼ガスを温室40に供給することで、植物41の成長をより促進することができる。また、化石燃料バーナ79が排出する化石燃料燃焼ガスは温室40には供給されないので、化石燃料バーナ79の燃料として、硫黄分などを含む安価な燃料を利用することができる。
As described above, hydrogen contained in the off-gas discharged from the anode of the
以上の説明から明らかなように第1および第2の実施形態における植物育成システム30によれば、二酸化炭素配管48は改質器44によって生成された二酸化炭素を温室40に導くので、植物41の成長を促進することができる。また、第1の実施形態における植物育成システム30によれば、二酸化炭素配管48は分離装置42によって改質ガスから分離された二酸化炭素を温室40に導くので、純度の高い二酸化炭素を供給することができる。したがって、植物41の成長をより促進させることができる。また分離装置42は改質器44が生成した改質ガスから二酸化炭素を分離するので、燃料電池50の発電に利用される水素の利用率を高めることができる。また、第2の実施形態における植物育成システム30によれば、燃料電池50がアノードから排出する水素および二酸化炭素が含まれるオフガスを、オフガス配管60によって改質器44に導き、水素燃焼室80で燃焼させ、オフガスの燃焼によって得られた水素燃焼ガスを温室40に導く。したがって、水素および二酸化炭素の双方を有効に活用することができる。また、不純物の少ない二酸化炭素を温室40に供給することができるので、植物41の育成をより促進することができる。
As apparent from the above description, according to the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることができることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements are also included in the technical scope of the present invention.
30・・・植物育成システム、40・・・温室、41・・・植物、42・・・分離装置、44・・・改質器、48・・・二酸化炭素配管、50・・・燃料電池、52・・・熱需要、54・・・電力需要、56・・・改質ガス配管、58・・・水素配管、60・・・オフガス配管、62・・・水吸収装置、64・・・アミン吸収装置、66・・・アミン再生装置、71・・・原料ガス入口、72・・・改質層、74・・・CO変成層、76・・・CO選択除去層、77・・・改質ガス出口、78・・・化石燃料燃焼室、79・・・化石燃料バーナ、80・・・水素燃焼室、81・・・水素バーナ、82・・・化石燃料燃焼ガス排出口、83・・・水素燃焼ガス排出口、84・・・外筒、85・・・内筒、86・・・燃焼筒、87・・・燃焼室隔壁、88・・・中間第1円筒、89・・・中間第2円筒、90・・・蓋、91・・・底、92・・・触媒室、94・・・空気入口、96・・・化石燃料配管、98・・・原料ガス配管、100・・・制御部、102・・・二酸化炭素貯蔵弁、104・・・二酸化炭素供給弁、106・・・二酸化炭素貯蔵タンク、108・・・ポンプ、110・・・日射計
DESCRIPTION OF
Claims (3)
原料ガスから水素と二酸化炭素を生成する改質器と、
前記改質器によって生成された水素および二酸化炭素の混合気を吸気して発電を行うとともに水素濃度の下がった混合気を排気する燃料電池に、前記改質器によって生成された水素および二酸化炭素を導く水素配管と、
前記水素濃度の下がった混合気を前記改質器が燃焼して前記改質器から排出された水素燃焼ガスを、前記植物育成空間に導く二酸化炭素配管と
を備え、
前記改質器は、
化石燃料を燃焼させる化石燃料燃焼室と、
前記化石燃料燃焼室から分離された、前記水素濃度の下がった混合気を燃焼させる水素燃焼室と
を有し、
前記二酸化炭素配管は、前記水素燃焼室に接続され、前記水素濃度の下がった混合気が前記水素燃焼室で燃焼することによって生成された前記水素燃焼ガスを前記植物育成空間に導く
植物育成システム。 A plant growing space for growing plants,
A reformer that generates hydrogen and carbon dioxide from the source gas;
Hydrogen and carbon dioxide generated by the reformer are supplied to a fuel cell that generates power by exhausting a mixture of hydrogen and carbon dioxide generated by the reformer and exhausts the mixture having a reduced hydrogen concentration. Leading hydrogen piping,
A carbon dioxide pipe for guiding the hydrogen combustion gas discharged from the reformer by burning the air-fuel mixture having the reduced hydrogen concentration to the plant growth space;
The reformer is
A fossil fuel combustion chamber for burning fossil fuel;
A hydrogen combustion chamber that separates from the fossil fuel combustion chamber and burns the mixture with a reduced hydrogen concentration;
The carbon dioxide pipe is connected to the hydrogen combustion chamber, and is a plant growth system that guides the hydrogen combustion gas generated by burning the air-fuel mixture having a reduced hydrogen concentration to the plant growth space.
前記化石燃料燃焼室および前記水素燃焼室における燃焼熱を吸収して、水素および一酸化炭素を含有する改質ガスを前記原料ガスから生成する改質層と、
前記改質層に隣接して形成され、前記改質層で生成された改質ガス中の一酸化炭素濃度をCO変成反応により低下させるCO変成層と、
前記CO変成層に隣接して形成され、前記CO変成層からの改質ガス中の一酸化炭素濃度をCO選択酸化反応によりさらに低下させるCO選択除去層と
を有し、
前記化石燃料燃焼室および前記水素燃焼室は、前記改質層の内側に形成され、
前記化石燃料燃焼室、前記水素燃焼室、および前記改質層は、外筒、蓋、および底で形成される円筒容器内に形成されており、
前記化石燃料燃焼室は、前記外筒より径方向内側に配置された内筒の径方向内側に、前記化石燃料燃焼室と前記水素燃焼室とを隔てる燃焼室隔壁、前記蓋、および前記内筒に囲まれる空間で形成され、
前記水素燃焼室は、前記内筒の径方向内側に、前記底、および前記内筒、および前記燃焼室隔壁に囲まれる空間で形成され、
前記化石燃料燃焼室および前記水素燃焼室は、前記改質層の径方向内側に形成され、
前記蓋は、前記改質層に前記原料ガスを供給する原料ガス入口を有し、
前記水素配管は、前記CO選択除去層からの改質ガスを前記燃料電池に導く
請求項1に記載の植物育成システム。 The reformer is
A reforming layer that absorbs combustion heat in the fossil fuel combustion chamber and the hydrogen combustion chamber and generates a reformed gas containing hydrogen and carbon monoxide from the source gas;
A CO conversion layer formed adjacent to the modification layer and reducing the carbon monoxide concentration in the reformed gas generated in the modification layer by a CO conversion reaction;
A CO selective removal layer formed adjacent to the CO conversion layer, and further reducing the carbon monoxide concentration in the reformed gas from the CO conversion layer by a CO selective oxidation reaction ;
I have a,
The fossil fuel combustion chamber and the hydrogen combustion chamber are formed inside the reforming layer,
The fossil fuel combustion chamber, the hydrogen combustion chamber, and the reformed layer are formed in a cylindrical container formed by an outer cylinder, a lid, and a bottom,
The fossil fuel combustion chamber has a combustion chamber partition wall that separates the fossil fuel combustion chamber and the hydrogen combustion chamber, the lid, and the inner cylinder on the radially inner side of the inner cylinder disposed radially inward of the outer cylinder. Formed in a space surrounded by
The hydrogen combustion chamber is formed in a space surrounded by the bottom, the inner cylinder, and the combustion chamber partition wall on the radially inner side of the inner cylinder.
The fossil fuel combustion chamber and the hydrogen combustion chamber are formed radially inside the reformed layer,
The lid has a source gas inlet for supplying the source gas to the modified layer,
The plant growth system according to claim 1, wherein the hydrogen pipe guides the reformed gas from the CO selective removal layer to the fuel cell.
請求項1に記載の植物育成システム。 The plant growth system according to claim 1, wherein the fuel cell drives a pump that supplies carbon dioxide generated by the reformer to the plant growth space.
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