JP6853146B2

JP6853146B2 - 二酸化炭素施用装置

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Publication number: JP6853146B2
Application number: JP2017166995A
Authority: JP
Inventors: 昌樹弓達
Original assignee: Futaba Industrial Co Ltd
Current assignee: Futaba Industrial Co Ltd
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2021-03-31
Anticipated expiration: 2037-08-31
Also published as: JP2019041642A

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冷却した後に、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機構が設けられている。

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吸着タンク又は農業用ハウス内に送るために、燃焼排ガスを吸引し、液体貯留タンクを通過した燃焼排ガスを農業用ハウス内に導く機器（いわゆる吸引器）が設けられる。この吸引器は、二酸化炭素の吸着時に運転され、吸着を停止する際に運転が停止される。

吸引器の停止後、液体貯留タンク内には負圧が残るため、液位が上昇しても排水機構が作動せず、正規の液位を保つことができなくなる。

本開示の一局面は、二酸化炭素の吸着停止時に、液体貯留タンクにおける液位上昇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、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、供給流路に設けられ、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機器と、少なくとも１つの液体貯留タンク内を大気開放可能に構成された開放流路と、を備える。

このような構成によれば、機器の運転停止後に液体貯留タンク内を開放流路により大気開放することで、液体貯留タンク内の負圧が解除される。その結果、排水機構が正常に作動し、機器の運転停止後の液体貯留タンクにおける液位上昇を抑制できる。

本開示の一態様は、開放流路として、冷却空気を少なくとも１つの液体貯留タンク内に供給する冷却配管を備えてもよい。また、冷却配管は、少なくとも１つの液体貯留タンク内の液体中に端部が配置されると共に、少なくとも１つの液体貯留タンクの液面よりも上方の空間に連通する貫通孔を有してもよい。このような構成によれば、液体貯留タンク内の液体を冷却するための冷却配管を開放流路として使用できるので、新たな配管や弁を液体貯留タンクに設ける必要がなくなる。

本開示の一態様は、少なくとも１つの液体貯留タンクとして、第１液体貯留タンクと、第１液体貯留タンクを通過した燃焼排ガスが供給される第２液体貯留タンクと、を備えてもよい。また、二酸化炭素施用装置は、開放流路として、冷却空気を第１液体貯留タンク内に供給する冷却配管と、供給流路の一部を構成する供給配管と、備えてもよい。供給配管は、第２液体貯留タンク内の液面よりも上方の空間に端部が配置されると共に、二酸化炭素の施用空気を供給する施用配管と接続されてもよい。このような構成によれば、第１液体貯留タンクで上述のように冷却配管を開放流路として使用すると共に、第２液体貯留タンクで施用配管を開放流路として使用することができる。そのため、液体の冷却機構及び施用空気の供給機構を設けつつ、開放流路として専用の配管を設けずに、機器の運転停止後の各液体貯留タンクにおける液位上昇を抑制できる。

本開示の一態様では、貫通孔は、第１液体貯留タンク内の液体を経由せずに冷却配管から第２液体貯留タンクに冷却空気を移送するバイパス流路を構成してもよい。このような構成によれば、１つの冷却空気流路によって、第１液体貯留タンク内の液体及び第２液体貯留タンク内の液体を同時に冷却し、これらの液体貯留タンクにおける液体の冷却時間を短縮できる。

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。

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、熱交換器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、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。

また、第１液体貯留タンク３には、排水路１７が設けられている。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。

本実施形態では、排水路１７には、チャッキ弁（つまり逆止弁）１７Ａが設けられている。なお、液体Ｌの液位の上昇に合わせて液体Ｌを排出できる構成であれば、必ずしも排水路１７にチャッキ弁１７Ａが設けられる必要は無い。

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、直接大気に開放しているか、図示しない冷却空気の供給源を介して大気に開放している。また、冷却配管１２Ａは、貫通孔１２Ｃを有する。

貫通孔１２Ｃは、第１液体貯留タンク３の液面よりも上方の空間に連通する。つまり、貫通孔１２Ｃは、冷却配管１２Ａにおいて、第１液体貯留タンク３の上面と液面との間に設けられている。貫通孔１２Ｃの大きさは、ガスが流れる大きさであれば特に限定されず、例えば直径を５ｍｍ以上２０ｍｍ以下とできる。

冷却配管１２Ａは、第１液体貯留タンク３内を大気開放可能に構成された開放流路としても使用される。貫通孔１２Ｃは、冷却配管１２Ａから第１液体貯留タンク３内に空気を取り込むことで、第１液体貯留タンク３内を大気開放する。

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、又は冷却配管１２Ａによる第１液体貯留タンク３内の大気開放時に開けられる。開閉弁１２Ｂは、例えばソレノイド弁を用いることができる。ブロワ５の運転停止後、開閉弁１２Ｂが開かれることで、冷却配管１２Ａによって第１液体貯留タンク３内が大気開放される。

なお、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。また、貫通孔１２Ｃは、第１液体貯留タンク３内の液体を経由せずに冷却配管１２Ａから第２液体貯留タンク４に冷却空気を移送するバイパス流路を構成している。

＜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中に燃焼排ガスが供給される。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内には、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。第１供給配管１５Ａは、施用配管１４Ａと共に、第２液体貯留タンク４内を大気開放可能に構成された開放流路を構成している。

＜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。施用配管１４Ａは、第１供給配管１５Ａと共に、第２液体貯留タンク４内を大気開放可能に構成された開放流路を構成する。

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。

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、又は施用配管１４Ａと第１供給配管１５Ａとによる第２液体貯留タンク４内の大気開放時に開けられる。開閉弁１４Ｂは、例えばソレノイド弁を用いることができる。ブロワ５の運転停止後、開閉弁１４Ｂが開かれることで、施用配管１４Ａによって第２液体貯留タンク４内が大気開放される。

＜熱交換器＞
熱交換器８は、第１取込流路１１に設けられ、第１液体貯留タンク３に供給される第１取込流路１１内の燃焼排ガスを冷却する。熱交換器８の冷媒は特に限定されない。

熱交換器８内の燃焼排ガスの流路内には、冷却により凝縮水が発生する。この凝縮水は、第１取込流路１１内を流れ、第１液体貯留タンク３に溜まっていく。第１液体貯留タンク３内に溜まった余分な水分は、液圧を一定に保つために排水路１７のチャッキ弁１７Ａによって排出される。

＜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、ソレノイド弁の開閉等を制御する。

［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）ブロワ５の運転停止後に第１液体貯留タンク３及び第２液体貯留タンク４内をそれぞれの開放流路により大気開放することで、各液体貯留タンク内の負圧が解除される。その結果、各液体貯留タンクにおける排水路１７が正常に作動し、ブロワ５の運転停止後の第１液体貯留タンク３及び第２液体貯留タンク４における液位上昇を抑制できる。

（１ｂ）第１液体貯留タンク３内の液体Ｌを冷却するための冷却配管１２Ａを開放流路として使用できるので、新たな配管や弁を第１液体貯留タンク３に設ける必要がなくなる。また、第２液体貯留タンク４では施用配管１４Ａを開放流路として使用することができる。そのため、液体Ｌの冷却機構及び施用空気の供給機構を設けつつ、開放流路として専用の配管を設けずに、ブロワ５の運転停止後の各液体貯留タンクにおける液位上昇を抑制できる。

［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、第１液体貯留タンク３に、冷却配管１２Ａとは独立した開放配管を設け、この開放配管によって開放流路を構成してもよい。また、第２液体貯留タンク４に、施用配管１４Ａ及び第１供給配管１５Ａとは独立した開放配管を設け、開放流路を構成してもよい。この開放配管は、一方の端部が第１液体貯留タンク３又は第２液体貯留タンク４の液面よりも上方の位置に接続され、他方の端部が大気開放されたものであればよい。

（２ｃ）上記実施形態の二酸化炭素施用装置１において、冷却配管１２Ａの貫通孔１２Ｃに補助配管を接続してもよい。この補助配管は、一方の端部が貫通孔１２Ｃに接続され、他方の端部が第１液体貯留タンク３の液面よりも上方の空間に配置される。また、この補助配管を第１液体貯留タンク３の外部と連結し、貫通孔１２Ｃによって大気開放を行ってもよい。

（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、
４…第２液体貯留タンク、５…ブロワ、６…吸着タンク、７…制御部、８…熱交換器、
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、１２Ｃ…貫通孔、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、１７Ａ…チャッキ弁。

Claims

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、
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少なくとも１つの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、
前記供給流路に設けられ、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導く機器と、
前記少なくとも１つの液体貯留タンク内を大気開放可能に構成された開放流路と、
を備え、
前記少なくとも１つの液体貯留タンクとして、第１液体貯留タンクと、前記第１液体貯留タンクを通過した燃焼排ガスが供給される第２液体貯留タンクと、を備え、
前記開放流路は、前記第１液体貯留タンク内を大気開放する第１流路と、前記第２液体貯留タンク内を大気開放する第２流路と、を有し、
前記機器は、前記第２流路内に配置されない、二酸化炭素施用装置。
請求項１に記載の二酸化炭素施用装置であって、
前記第２流路の一部は、前記供給流路の一部を構成する供給配管によって構成され、
前記供給配管は、前記第２液体貯留タンク内の液面よりも上方の空間に端部が配置されると共に、二酸化炭素の施用空気を供給する施用配管と接続される、二酸化炭素施用装置。
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、
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少なくとも１つの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、
前記供給流路に設けられ、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導く機器と、
前記少なくとも１つの液体貯留タンク内を大気開放可能に構成された開放流路として冷却空気を前記少なくとも１つの液体貯留タンク内に供給する冷却配管を備え、
前記冷却配管は、前記少なくとも１つの液体貯留タンク内の前記液体中に端部が配置されると共に、前記少なくとも１つの液体貯留タンクの液面よりも上方の空間に連通する貫通孔を有する、二酸化炭素施用装置。
請求項３に記載の二酸化炭素施用装置であって、
前記少なくとも１つの液体貯留タンクとして、第１液体貯留タンクと、前記第１液体貯留タンクを通過した燃焼排ガスが供給される第２液体貯留タンクと、を備え、
前記開放流路として、冷却空気を前記第１液体貯留タンク内に供給する前記冷却配管と、前記供給流路の一部を構成する供給配管と、備え、
前記供給配管は、前記第２液体貯留タンク内の液面よりも上方の空間に端部が配置されると共に、二酸化炭素の施用空気を供給する施用配管と接続される、二酸化炭素施用装置。
請求項４に記載の二酸化炭素施用装置であって、
前記貫通孔は、前記第１液体貯留タンク内の前記液体を経由せずに前記冷却配管から前記第２液体貯留タンクに冷却空気を移送するバイパス流路を構成する、二酸化炭素施用装置。