JP6744266B2 - 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浄化した後に、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路が設けられている。この排水路は、排水管と、排水管に取り付けられた開閉弁とによって構成される。

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の液体貯留タンク内の液体には、燃焼排ガス中の有害物質と反応する化合物が含まれる。液体中の化合物と燃焼排ガス中の有害物質との化学反応により、副生物が液体中に生成される。

上記副生物は、液体貯留タンクの内部に堆積する。図４に示すように、副生物Ｃの一部は、液体貯留タンク１０３に接続された排水管１１８内にも堆積する。排水管１１８内に副生物Ｃが堆積すると、排水管１１８に取り付けられた開閉弁１１９の動作が副生物によって阻害される。つまり、開閉弁１１９の弁体１１９Ａが堆積した副生物Ｃと干渉し、開閉弁１１８が閉じなくなる不具合が発生する。

その結果、排水路による液体貯留タンク１０３の液位のコントロール機能が失われる。また、開閉弁１１９が閉じないことで排水管１１８から外気が液体貯留タンク内に進入し、浄化機能が低下する。

本開示の一局面は、液体貯留タンクの排水路における開閉弁の動作不全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、化合物を含む液体を貯留し、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、を備える。少なくとも１つの液体貯留タンクは、液体を系外に排出する排水路を有する。排水路は、少なくとも１つの液体貯留タンクの排水口に端部が接続された排水管と、排水管に取り付けられた開閉弁と、を有する。開閉弁は、開動作において一次側と二次側とが最初に連通する連通開始点が排水口の最上点よりも上方に位置するように配置される。

このような構成によれば、排水路の開閉弁の連通開始点が液体貯留タンクの排水口よりも上方に位置するので、液体と燃焼排ガスとの反応により生成される副生物が開閉弁の連通開始点に堆積することが抑制される。そのため、開閉弁の閉動作の不全が抑制される。これにより、排水路による液体貯留タンク内の液位のコントロールが維持されると共に、外気の液体貯留タンク内への進入も抑制される。

本開示の一態様では、開閉弁は、自重で閉止するように構成されてもよい。このような構成によれば、開閉弁の動作不全を抑制しつつ、液体貯留タンクにおける排水のレスポンスを高めることができる。また、排水路の密閉性を高めることができる。

本開示の一態様では、排水管は、鉛直方向に延伸する鉛直部を有してもよい。また、開閉弁は、鉛直部に設けられてもよい。このような構成によれば、さらに排水のレスポンスを高めることができる。

本開示の一態様では、排水管は、鉛直方向に延伸する鉛直部と、鉛直部に連続すると共に、水平方向に延伸する水平部と、を有してもよい。また、開閉弁は、水平部に設けられてもよい。このような構成によっても、開閉弁の閉動作の不全を容易かつ確実に抑制することができる。

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の二酸化炭素施用装置における液体貯留タンクの排水路を示す模式図である。 図３は、図２とは異なる実施形態における液体貯留タンクの排水路を示す模式図である。 図４は、従来の二酸化炭素施用装置における液体貯留タンクの排水路を示す模式図である。

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。なお、第１液体貯留タンク３内には、液体Ｌに化合物を供給する浄化剤（図示省略）が収納されている。

第１液体貯留タンク３は、排水路１７を有する。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（つまり系外）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。

排水路１７は、図２に示すように、排水管１８と、開閉弁１９とを有する。
排水管１８は、第１液体貯留タンク３の排水口３Ａに端部が接続されている。排水管１８は、第１液体貯留タンク３の側面に設けられた排水口３Ａに接続されると共に、水平方向に延伸する水平部１８Ａと、水平部１８Ａに接続されると共に、鉛直方向に延伸する鉛直部１８Ｂとを有している。

開閉弁１９は、排水管１８に取り付けられている。具体的には、開閉弁１９は、排水管１８の鉛直部１８Ｂに配置されている。開閉弁１９は、自重で閉止するように構成されている。つまり、開閉弁１９は、弁体１９Ａが自重によって閉位置に変位する自重式の開閉弁である。また、開閉弁１９は、弁体１９Ａに加わる液体の圧力が一定以上になると、弁
体１９Ａが変位して開状態に移行する。

また、開閉弁１９は、閉状態から開状態に移行する開動作において、一次側（つまり、排水の流れにおける上流側であり、第１液体貯留タンク３側）と二次側（つまり、排水の流れにおける下流側であり、排水出口側）とが最初に連通する連通開始点１９Ｂが排水口３Ａの最上点よりも上方に位置するように配置されている。なお、連通開始点１９Ｂは、開閉弁１９が開状態から閉状態に移行する閉動作においては、一次側と二次側とが最後に遮断される点である。

例えば、図２に示すように弁体１９Ａが液体Ｌの流れ方向に対して搖動する開閉弁１９の場合は、揺動中心軸（つまり、弁体１９Ａの支持点）から最も離間した端部が連通開始点１９Ｂとなる。

液体Ｌ中の化合物と燃焼排ガス中の有害物質との化学反応により生成された副生物Ｃは、液体Ｌ中に析出し、排水管１８の水平部１８Ａの内部に堆積する。しかし、副生物Ｃは鉛直部１８Ｂ内には堆積しないので、連通開始点１９Ｂにも副生物Ｃは堆積しない。副生物Ｃは、例えば硫酸化合物、硝酸化合物等である。

なお、水平部１８Ａ内には液体Ｌが進入しているので、水平部１８Ａに堆積した副生物Ｃは液体Ｌによって溶解される。これにより、排水管１８における副生物Ｃの堆積量が低減される。

連通開始点１９Ｂは、弁体１９Ａの第１液体貯留タンク３における液体Ｌの正規の液位と同じ高さに設定される。ここで、正規の液位とは、ブロワ５の吸引により起こるバブリングによって液体Ｌが第１液体貯留タンク３の下流側（つまり吸着タンク６側）に吸い出されても第１液体貯留タンク３の冷却性能を維持可能な液位を意味する。

第１液体貯留タンク３における液体Ｌの液位が連通開始点１９Ｂよりも高くなると、排水管１８内の液体Ｌの液位が上昇する。これにより、図２に破線で示すように弁体１９Ａが液体Ｌによって持ち上げられ、開閉弁１９が開き、液体Ｌが排水管１８を介して第１液体貯留タンク３から排出される。

開閉弁１９の開状態において、第１液体貯留タンク３における液体Ｌの液位が連通開始点１９Ｂよりも低くなると、弁体１９Ａに加わる液圧が低下し、弁体１９Ａは自重によって閉位置に変位する。

開閉弁１９の具体例としては、例えばチャッキ弁（つまり逆止弁）が挙げられるが、自重によって閉じる開閉弁であれば、チャッキ弁に限定されない。

また、図１に示すように、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を冷却する冷却機構である。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の液体Ｌ中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中に燃焼排ガスが取り込まれる。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（つまり吸引器）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の運転及び停止の制御、ソレノイド弁の開閉の制御等を行う。

［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）排水路１７の開閉弁１９の連通開始点１９Ｂが液体貯留タンクの排水口よりも上方に位置するので、液体Ｌと燃焼排ガスとの反応により生成される副生物Ｃが開閉弁１９の連通開始点１９Ｂに堆積することが抑制される。そのため、開閉弁１９の閉動作の不全が抑制され、排水路１７による液体貯留タンク内の液位のコントロールが維持される。

また、開閉弁１９の閉動作の不全が抑制されることにより、排水管１８から外気が液体貯留タンク内へ進入することが抑制される。その結果、液体貯留タンクの冷却機能及び浄化機能の低減が抑制される。

さらに、開閉弁１９の閉動作の不全が抑制されることにより、排水管１８からブロワ５までの吸い込み流路が形成されることが抑制される。その結果、液体Ｌの吸い込みによるブロワ５の故障が抑制される。

（１ｂ）開閉弁１９が自重式であり、かつ排水管１８の鉛直部１８Ｂに配置されるので、開閉弁１９の動作不全を抑制しつつ、液体貯留タンクにおける排水のレスポンスを高めることができる。また、排水路１７の密閉性を高めることができる。

［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１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１は、３つ以上の液体貯留タンクを備えてもよい。

（２ｂ）上記実施形態の二酸化炭素施用装置１において、排水路１７の開閉弁１９は、必ずしも排水管１８の鉛直部１８Ｂに配置される必要はない。図３に示すように、排水管１８が、鉛直部１８Ｂに連続して水平方向に延伸する第２の水平部１８Ｃを有する場合、この第２の水平部１８Ｃに開閉弁１９を配置してもよい。第２の水平部１８Ｃの鉛直方向の位置（つまり高さ）は、第１液体貯留タンク３の正規の液位に合わせて設計される。

（２ｃ）上記実施形態の二酸化炭素施用装置１において、排水路１７の開閉弁１９は、自重で閉止するものでなくてもよい。開閉弁１９は、例えば、バネ等による荷重によって閉止するものであってもよい。また、開閉弁１９として、手動弁、又はソレノイド弁等の
自動弁を使用してもよい。

（２ｄ）上記実施形態の二酸化炭素施用装置１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。

（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…第１液体貯留タンク、３Ａ…排水口、
４…第２液体貯留タンク、５…ブロワ、６…吸着タンク、７…制御部、
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、１７…排水路、１８…排水管、１８Ａ…水平部、１８Ｂ…鉛直部、
１８Ｃ…第２の水平部、１９…開閉弁、１９Ａ…弁体、１９Ｂ…連通開始点。

Claims (4)

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、
   化合物を含む液体を貯留し、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、
   を備え、
   前記少なくとも１つの液体貯留タンクは、前記液体を系外に排出する排水路を有し、
   前記排水路は、
   前記少なくとも１つの液体貯留タンクの排水口に端部が接続された排水管と、
   前記排水管に取り付けられた開閉弁と、
   を有し、
   前記開閉弁は、開動作において一次側と二次側とが最初に連通する連通開始点が前記排水口の最上点よりも上方に位置するように配置される、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、
   前記開閉弁は、自重で閉止するように構成される、二酸化炭素施用装置。
3. 請求項２に記載の二酸化炭素施用装置であって、
   前記排水管は、鉛直方向に延伸する鉛直部を有し、
   前記開閉弁は、前記鉛直部に設けられる、二酸化炭素施用装置。
4. 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、
   前記排水管は、
   鉛直方向に延伸する鉛直部と、
   前記鉛直部に連続すると共に、水平方向に延伸する水平部と、
   を有し、
   前記開閉弁は、前記水平部に設けられる、二酸化炭素施用装置。

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