KR102471556B1 - 이산화탄소 시용 장치 - Google Patents

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Abstract

블로워의 신뢰성 및 내구성을 향상시킬 수 있는 이산화탄소 시용 장치를 제공한다. 본 개시의 일 형태는, 연소 배기 가스에 포함되는 이산화탄소를 회수하여 농업용 하우스 내에 공급하는 이산화탄소 시용 장치이다. 이산화탄소 시용 장치는, 액체를 저류하고, 연소 배기 가스가 액체를 통과하도록 구성된 정화 탱크와, 액체를 통과한 연소 배기 가스에 포함되는 수분을 회수하도록 구성된 회수 탱크와, 연소 배기 가스 중의 이산화탄소를 흡착하는 흡착재가 내부에 배치된 흡착 탱크와, 회수 탱크로부터 연소 배기 가스를 흡착 탱크에 공급하는 블로워를 포함하는 동력 유닛과, 회수 탱크 내의 압력을 조정하는 조정 밸브를 구비한다. 조정 밸브는, 회수 탱크의 연소 배기 가스의 배출구보다도 상방에, 또한, 블로워의 흡기구보다도 하방에 배치된다.

Description

이산화탄소 시용 장치 {CARBON DIOXIDE APPLICATION DEVICE}
본 개시는, 이산화탄소 시용 장치에 관한 것이다.
원예식물의 수율 및 품질을 향상시키기 위해서, 이산화탄소를 농업용 하우스 내에 시용하는 이산화탄소 시용 장치가 알려져 있다. 한편으로, 농업용 하우스에는, 야간의 기온 저하를 방지하기 위한 가온기가 설치된다. 가온기는, 중유나 등유 등을 연소시켜 온풍을 농업용 하우스에 공급한다.
따라서, 가온기로부터 발생하는 연소 배기 가스 중의 이산화탄소를 회수 및 저류하고, 임의의 타이밍에 이산화탄소를 농업용 하우스 내에 공급하는 이산화탄소 시용 장치가 고안되어 있다(일본 특허 공개 제2019-41639호 공보 참조).
이 이산화 탄소 시용 장치에서는, 연소 배기 가스를 정화 탱크 내의 액체에 통과시켜서 냉각 및 정화한 후에, 흡착재가 배치된 흡착 탱크에 블로워에 의해 연소 배기 가스를 보내고, 이산화탄소를 흡착시킨다.
흡착재에 흡착된 이산화탄소는, 예를 들어 주간에 흡착재로부터 탈리되어, 농업용 하우스 내에 시용된다.
상술한 바와 같이 이산화탄소 시용 장치에서는, 회수 탱크의 압력을 조정하는 조정 밸브가 회수 탱크와 블로워 사이에 배치된다. 조정 밸브는, 블로워로부터 회수 탱크로의 연소 배기 가스의 흐름을 규제한다.
그러나, 조정 밸브가 배치되는 위치에 따라서는, 블로워와 조정 밸브 사이에 회수 탱크 내의 액체가 정체되고, 블로워 내에 이 액체가 침입할 우려가 있다.
본 개시의 일국면은, 블로워의 신뢰성 및 내구성을 향상시킬 수 있는 이산화탄소 시용 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
본 개시의 일 형태는, 연소 배기 가스에 포함되는 이산화탄소를 회수하여 농업용 하우스 내에 공급하는 이산화탄소 시용 장치이다. 이산화탄소 시용 장치는, 액체를 저류하고, 연소 배기 가스가 액체를 통과하도록 구성된 정화 탱크와, 액체를 통과한 연소 배기 가스에 포함되는 수분을 회수하도록 구성된 회수 탱크와, 연소 배기 가스 중의 이산화탄소를 흡착하는 흡착재가 내부에 배치된 흡착 탱크와, 회수 탱크로부터 연소 배기 가스를 흡착 탱크에 공급하도록 구성된 블로워를 포함하는 동력 유닛과, 회수 탱크 내의 압력을 조정하도록 구성된 조정 밸브를 구비한다. 조정 밸브는, 회수 탱크의 연소 배기 가스의 배출구보다도 상방에, 또한, 블로워의 흡기구보다도 하방에 배치된다.
이와 같은 구성에 의하면, 조정 밸브가 블로워의 흡기구보다도 하방에 배치되므로, 블로워의 정지 시에 조정 밸브 내의 물을 자중에 의해 회수 탱크로 복귀시킬 수 있다. 그 결과, 블로워의 신뢰성 및 내구성을 향상시킬 수 있다.
본 개시의 일 형태에서는, 회수 탱크의 배출구와, 회수 탱크의 연소 배기 가스의 공급구는, 회수 탱크의 측방에 배치되어도 좋다. 배출구는, 공급구보다도 상방에 위치해도 좋다. 이와 같은 구성에 의하면, 회수 탱크 내에서 배관을 수평 방향으로 연신시킬 수 있으므로, 회수 탱크의 높이를 저감할 수 있다.
본 개시의 일 형태는, 동력 유닛을 제어하는 제어 유닛을 더 구비해도 좋다. 제어 유닛은, 동력 유닛의 외부에 배치되어도 좋다. 이와 같은 구성에 의하면, 열원인 블로워와 제어 유닛을 이격시켜 배치할 수 있으므로, 제어 유닛의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제어 유닛을 냉각하기 위한 설비를 설치할 필요가 없어진다.
본 개시의 일 형태에서는, 동력 유닛에 있어서, 블로워는, 동력 유닛의 외부에 개방된 공간에 배치되어도 좋다. 이와 같은 구성에 의하면, 냉각 설비를 설치하는 일없이, 블로워의 온도 상승을 억제할 수 있다. 그 결과, 장치의 소형화와 비용 절감이 촉진된다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 개시의 예시적인 실시 형태를 설명한다.
도 1은, 실시 형태에 있어서의 이산화탄소 시용 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 2는, 도 1의 이산화탄소 시용 장치의 동력 유닛 및 제어 유닛의 모식 도이다.
[1. 제1 실시 형태]
[1-1. 구성]
도 1에 도시하는 이산화탄소 시용 장치(1)는, 연소 배기 가스에 포함되는 이산화탄소를 회수하여 농업용 하우스(A) 내에 공급하기 위한 장치이다.
이산화탄소 시용 장치(1)는, 연소장치(2)와, 정화 탱크(3)와, 회수 탱크(4)와, 동력 유닛(5)과, 흡착 탱크(6)와, 제어 유닛(7)과, 조정 밸브(8)를 구비한다.
또한, 이산화탄소 시용 장치(1)는, 배기 가스 유로(10)와, 제1 도입 유로(11)와, 제2 도입 유로(13)와, 제1 공급 유로(15)와, 제2 공급 유로(16)와, 배출 유로(17)를 구비한다.
<연소장치>
연소장치(2)는, 주로 야간에, 중유나 등유 등의 연료를 연소시켜 농업용 하우스(A) 내의 공기를 따뜻하게 하는 장치이다. 연소장치(2)는, 배기 가스 유로(10)를 통하여 연소 배기 가스를 농업용 하우스(A) 외부로 유통시킨다. 연소장치(2)는, 농업용 하우스(A)의 내부에 배치되어도 좋고, 농업용 하우스(A)의 외부에 배치되어도 좋다.
<정화 탱크>
정화 탱크(3)는, 연소장치(2)로부터 발생한 연소 배기 가스의 일부를 액체(L1)에 의해 냉각 및 정화시키기 위한 장치이다.
정화 탱크(3)는, 내부에 액체(L1)를 저류하고 있다. 또한, 정화 탱크(3)는, 연소장치(2)에서 발생한 연소 배기 가스를 도입하고, 도입한 연소 배기 가스가 액체(L1)를 통과하도록 구성되어 있다.
연소 배기 가스는, 액체(L1)와의 열교환에 의해 냉각됨과 함께, 액체(L1)에 포함되는 화합물에 의해 함유하는 성분의 일부가 제거된다. 또한, 정화 탱크(3) 내에 저류되어 있는 액체(L1)의 체적은, 정화 탱크(3)의 용적보다도 작다.
구체적으로는, 정화 탱크(3)에는, 제1 도입 유로(11)가 접속되어 있고, 제1 도입 유로(11)로부터 액체(L1) 중에 연소 배기 가스가 공급된다. 제1 도입 유로(11)는, 배기 가스 유로(10)에 접속되어, 연소 배기 가스를 도입하고 있다.
액체(L1) 중에 공급된 연소 배기 가스는, 액체(L1) 중을 기포가 되어 부상한다. 즉, 정화 탱크(3) 내에서 버블링이 행해진다. 액체(L1)를 통과한 연소 배기 가스는, 제2 도입 유로(13)에 의해, 회수 탱크(4)에 도입된다.
정화 탱크(3)에 저류되는 액체(L1)로서는, 연소 배기 가스 중에 포함되는 황화물이나 질화물 등의 유해 물질을 제거할 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 황화물이나 질화물과 반응하는 화합물의 수용액을 액체(L1)로서 적절하게 사용할 수 있다.
또한, 정화 탱크(3)에는, 액체(L1)를 냉각하기 위한 냉각 공기 유로(미도시)가 접속되어 있다. 냉각 공기 유로로부터 냉각 공기를 액체(L1) 중에 공급함으로써, 액체(L1)가 냉각된다.
<회수 탱크>
회수 탱크(4)는, 정화 탱크(3)의 액체(L1)를 통과한 연소 배기 가스에 포함되는 수분을 회수하기 위한 장치이다.
구체적으로는, 회수 탱크(4)에는, 제2 도입 유로(13)가 접속되어 있고, 제2 도입 유로(13)로부터 회수 탱크(4) 내에 연소 배기 가스와 연소 배기 가스로부터 분리된 수분이 공급된다. 회수 탱크(4)를 통과한 연소 배기 가스는, 제1 공급 유로(15) 및 제2 공급 유로(16)에 의해 흡착 탱크(6)에 공급된다. 한편, 연소 배기 가스로부터 분리된 물(L2)은, 회수 탱크(4)의 내부에 저류된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 회수 탱크(4)는, 연소 배기 가스의 공급구(4A)와, 연소 배기 가스의 배출구(4B)와, 캡(4C)을 갖는다. 회수 탱크(4)로서는, 예를 들어 시판되는 플라스틱제 탱크를 사용할 수 있다.
공급구(4A)에는, 제2 도입 유로(13)가 접속되어 있다. 배출구(4B)에는, 제1 공급 유로(15)가 접속되어 있다. 공급구(4A) 및 배출구(4B)는, 모두, 회수 탱크(4)의 측방에 배치되어 있다. 배출구(4B)는, 공급구(4A)보다도 상방에 위치하고 있다.
제2 도입 유로(13)의 선단부(13A) 및 제1 공급 유로(15)의 선단부(15A)는, 각각, 회수 탱크(4) 내에서 수평 방향으로 연신되어 있다. 또한, 회수 탱크(4) 내의 물(L2)의 수면은, 제2 도입 유로(13)의 선단부(13A)보다도 낮은 위치에 있다. 그로 인해, 제2 도입 유로(13)의 선단부(13A)에의 회수 탱크(4) 내의 물의 침입이 억제된다. 그 결과, 제2 도입 유로(13)의 회수 탱크(4) 내에 배치된 부위의 길이를 작게 할 수 있다. 이에 의해, 경량화 및 비용 절감이 촉진된다.
또한, 제1 공급 유로(15)의 선단부(15A)는, 주위벽에 복수의 구멍이 형성되어 있다. 또한, 선단부(15A)의 주위벽에는, 복수의 구멍을 덮도록, 필터(15B)가 권회되어 있다. 제2 도입 유로(13)의 선단부(13A)로부터 회수 탱크(4) 내에 방출된 연소 배기 가스는, 필터(15B)를 통하여 제1 공급 유로(15)의 선단부(15A) 내에 도입된다.
회수 탱크(4)는, 캡(4C)을 제거한 상태에서 자세를 기울임으로써, 내부의 물(L2)을 배출할 수 있다. 또한, 제1 공급 유로(15)에 가요성을 갖게 함으로써(예를 들어 벨로즈 형상으로 한다), 제1 공급 유로(15)를 회수 탱크(4)에 접속한 채, 물(L2)의 배출이 가능해진다. 또한, 회수 탱크(4)에는, 제2 도입 유로(13)의 선단부(13A)보다도 하방에 배치된 배수 밸브가 설치되어도 좋다. 이에 의해, 보다 용이하게 물(L2)을 배출할 수 있다.
<동력 유닛>
동력 유닛(5)은, 블로워(5A)와, 프레임체(5B)를 갖는다.
블로워(5A)는, 액체(L1)를 통과한 연소 배기 가스를 회수 탱크(4)로부터 흡착 탱크(6)로 공급하기 위한 장치이다. 블로워(5A)는, 제1 공급 유로(15)와 제2 공급 유로(16) 사이에 배치되어 있다.
이산화탄소의 흡착 공정에서는, 블로워(5A)의 운전에 의해, 정화 탱크(3) 및 회수 탱크(4) 내가 부압으로 되고, 연소장치(2)에서 발생한 연소 배기 가스가, 정화 탱크(3) 및 회수 탱크(4)를 경유하여 흡착 탱크(6)로 압송된다.
프레임체(5B)는, 블로워(5A), 제1 공급 유로(15) 및 제2 공급 유로(16)를 보호지지하고 있다. 구체적으로는, 블로워(5A)는, 프레임체(5B)의 제1 발판(5C)에 적재되어 있다. 프레임체(5B)는, 블로워(5A)를 둘러싸는 측벽을 갖지 않는다. 즉, 동력 유닛(5)에 있어서, 블로워(5A)는, 동력 유닛(5)의 외부에 개방된 공간에 배치되어 있다.
또한, 프레임체(5B)는, 제1 발판(5C)보다도 하방에 배치된 제2 발판(5D)을 갖는다. 제2 발판(5D)에는, 회수 탱크(4)가 적재되어 있다. 그로 인해, 회수 탱크(4)는, 블로워(5A)보다도 하방에 배치되어 있다.
<흡착 탱크>
도 1에 도시하는 흡착 탱크(6)에는, 연소 배기 가스 중의 이산화탄소를 흡착하는 흡착재가 내부에 배치되어 있다. 이산화탄소의 흡착 공정에서는, 블로워(5A)에 의해 공급된 연소 배기 가스 중의 이산화탄소가 흡착재에 의해 흡착된다. 흡착재로서는, 예를 들어 활성탄, 제올라이트 등의 친수성 다공질 재료 등을 사용할 수 있다.
한편, 이산화탄소의 시용 공정에서는, 시용 공기 유로(미도시)로부터 시용 공기가 흡착 탱크(6) 내에 공급되어, 흡착재로부터 이산화탄소가 탈리된다. 탈리된 이산화탄소는, 배출 유로(17)를 통하여 농업용 하우스(A) 내에 시용된다.
<제어 유닛>
제어 유닛(7)은, 이산화탄소 시용 장치(1)의 운전을 제어하는 장치이다. 구체적으로는, 제어 유닛(7)은, 동력 유닛(5)의 제어(즉 블로워(5A)의 운전 및 정지), 각 유로에 배치된 전환 밸브(예를 들어 솔레노이드 밸브)의 개폐 등을 행한다.
제어 유닛(7)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 동력 유닛(5)의 외부에 배치되어 있다. 즉, 제어 유닛(7)은, 동력 유닛(5)의 프레임체(5B)와는 분리된 하우징을 갖고 있다. 본 실시 형태의 제어 유닛(7)은, 농업용 하우스(A)의 내부에 배치되어 있으므로, 농업용 하우스(A)의 외부 환경에 비해, 높은 내후성이 요구되지 않는다. 그로 인해, 제어 유닛(7)의 하우징은, 플라스틱제로 할 수 있고, 이에 의해 하우징의 경량화를 도모할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제어 유닛(7)은, 동력 유닛(5) 상에 배치되어 있다. 단, 제어 유닛(7)은, 동력 유닛(5)의 하방에 배치되어도 좋고, 동력 유닛(5)과 이격되어 배치되어도 좋다.
<조정 밸브>
조정 밸브(8)는, 정화 탱크(3) 및 회수 탱크(4) 내의 압력을 조정한다. 조정 밸브(8)는, 블로워(5A)의 운전 정지 후에 있어서의 흡착 탱크(6)로부터 회수 탱크(4) 내로의 가스의 흐름을 차단한다. 즉, 조정 밸브(8)는, 블로워(5A)의 운전 정지 후에 있어서의 정화 탱크(3) 및 회수 탱크(4) 내의 압력 상승을 억제한다.
조정 밸브(8)는, 제1 공급 유로(15) 내, 즉 블로워(5A)보다도 연소 배기 가스의 흐름 방향에 있어서의 상류에 배치되어 있다. 조정 밸브(8)는, 회수 탱크(4)의 배출구(4B)보다도 상방에, 또한, 블로워(5A)의 흡기구(5E)보다도 하방에 배치되어 있다.
조정 밸브(8)로서는, 예를 들어 체크 밸브를 사용할 수 있다. 또한, 조정 밸브(8)로서 게이트 밸브, 글로브 밸브, 볼 밸브 등을 사용하고, 이산화탄소의 흡착 공정에서는 조정 밸브(8)를 개방시켜 두고, 블로워(5A)의 운전 정지 후에 수동 또는 제어 유닛(7)에 의해 조정 밸브(8)를 폐쇄해도 좋다. 단, 조정 밸브(8)를 체크 밸브로 함으로써, 조정 밸브(8)의 구성이 간결해지는 동시에, 비용을 저감할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 조정 밸브(8)는, 연소 배기 가스의 흐름 방향이 수평 방향으로 되는 방향으로 배치되어 있다. 단, 조정 밸브(8)는, 연소 배기 가스의 흐름 방향이 상하 방향으로 되는 방향으로 배치되어도 좋다.
<각 기기의 배치>
이산화탄소 시용 장치(1)에 있어서, 정화 탱크(3)와, 동력 유닛(5)과, 흡착 탱크(6)는, 서로 분리되어 배치된다.
구체적으로는, 도 1에 도시한 바와 같이, 정화 탱크(3)는 농업용 하우스(A)의 외부에 배치되어 있다. 또한, 동력 유닛(5), 제어 유닛(7) 및 흡착 탱크(6)는, 농업용 하우스(A)의 내부에 배치되어 있다.
또한, 동력 유닛(5)은, 정화 탱크(3)보다도 흡착 탱크(6)에 근접시켜 배치하면 좋다. 즉, 제2 도입 유로(13) 및 제1 공급 유로(15)의 합계 길이보다도, 제2 공급 유로(16)의 길이가 작아지도록, 정화 탱크(3), 동력 유닛(5) 및 흡착 탱크(6)가 배치되면 좋다. 이에 의해, 흡착 탱크(6)의 성능 향상을 도모할 수 있다.
[1-2. 효과]
이상에서 상술한 실시 형태에 따르면, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
(1a) 조정 밸브(8)가 블로워(5A)의 흡기구(5E)보다도 하방에 배치되므로, 블로워(5A)의 정지 시에 조정 밸브(8) 내 및 제1 공급 유로(15) 내의 물을 자중에 의해 회수 탱크(4)로 복귀시킬 수 있다. 그 결과, 블로워(5A)의 신뢰성 및 내구성을 향상시킬 수 있다.
(1b) 회수 탱크(4)의 배출구(4B)와 공급구(4A)가 회수 탱크(4)의 측방에 배치됨으로써, 회수 탱크(4) 내에서 배관을 수평 방향으로 연신시킬 수 있다. 그 결과, 회수 탱크(4)의 높이를 저감할 수 있다.
(1c) 제어 유닛(7)이 동력 유닛(5)의 외부에 배치됨으로써, 열원인 블로워(5A)와 제어 유닛(7)을 이격시켜 배치할 수 있다. 그 결과, 제어 유닛(7)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제어 유닛(7)을 냉각하기 위한 설비를 설치할 필요가 없어진다.
(1d) 동력 유닛(5)에 있어서, 블로워(5A)가 동력 유닛(5)의 외부에 개방된 공간에 배치됨으로써, 냉각 설비를 설치하는 일없이, 블로워(5A)의 온도 상승을 억제할 수 있다. 그 결과, 장치의 소형화와 비용 절감이 촉진된다.
[2. 다른 실시 형태]
이상, 본 개시의 실시 형태에 대해서 설명했으나, 본 개시는, 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 다양한 형태를 채용할 수 있는 것은 물론이다.
(2a) 상기 실시 형태의 이산화탄소 시용 장치에 있어서, 제어 유닛은 반드시 동력 유닛의 외부에 배치되지 않아도 좋다. 즉, 동력 유닛의 내부에 제어 유닛이 배치되어도 좋다.
(2b) 상기 실시 형태의 이산화탄소 시용 장치에 있어서, 블로워는 반드시 동력 유닛의 외부에 개방된 공간에 배치되지 않아도 좋다. 예를 들어, 블로워는 측벽에 둘러싸인 공간에 배치되어도 좋다.
(2c) 상기 실시 형태의 이산화탄소 시용 장치에 있어서, 회수 탱크의 배출구와 공급구는, 반드시 회수 탱크의 측방에 배치되지 않아도 좋다.
(2d) 상기 실시 형태의 이산화탄소 시용 장치에 있어서, 동력 유닛, 제어 유닛 및 흡착 탱크는, 농업용 하우스의 외부에 배치되어도 좋다.
(2e) 상기 실시 형태에 있어서의 하나의 구성 요소가 갖는 기능을 복수의 구성 요소로 하여 분산시키거나, 복수의 구성 요소가 갖는 기능을 하나의 구성 요소로 통합시키거나 해도 좋다. 또한, 상기 실시 형태의 구성의 일부를 생략해도 좋다. 또한, 상기 실시 형태의 구성 중 적어도 일부를, 다른 상기 실시 형태의 구성에 대하여 부가, 치환 등을 해도 좋다. 또한, 특허 청구 범위에 기재된 문언으로부터 특정되는 기술 사상에 포함되는 모든 형태가 본 개시의 실시 형태이다.

Claims (4)

  1. 연소 배기 가스에 포함되는 이산화탄소를 회수하여 농업용 하우스 내에 공급하는 이산화탄소 시용 장치이며,
    액체를 저류하고, 연소 배기 가스가 상기 액체를 통과하도록 구성된 정화 탱크와,
    상기 액체를 통과한 상기 연소 배기 가스에 포함되는 수분을 회수하도록 구성된 회수 탱크와,
    상기 연소 배기 가스 중의 이산화탄소를 흡착하는 흡착재가 내부에 배치된 흡착 탱크와,
    상기 회수 탱크로부터 상기 연소 배기 가스를 상기 흡착 탱크에 공급하도록 구성된 블로워를 포함하는 동력 유닛과,
    상기 회수 탱크 내의 압력을 조정하도록 구성된 조정 밸브와,
    연소 배기 가스를 상기 회수 탱크에서 상기 흡착 탱크로 공급하는 공급 유로를 구비하고,
    상기 조정 밸브는, 상기 회수 탱크의 상기 연소 배기 가스의 배출구보다도 상방에, 또한, 상기 블로워의 흡기구보다도 하방에 배치되고,
    상기 공급 유로의 선단부는 상기 회수 탱크 내에서 수평 방향으로 연신되어 있고, 구멍들이 형성된 주위 벽을 갖는 것인,
    이산화탄소 시용 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회수 탱크의 상기 배출구와, 상기 회수 탱크의 상기 연소 배기 가스의 공급구는, 상기 회수 탱크의 측방에 배치되고,
    상기 배출구는, 상기 공급구보다도 상방에 위치하는, 이산화탄소 시용 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 동력 유닛을 제어하는 제어 유닛을 더 구비하고,
    상기 제어 유닛은, 상기 동력 유닛의 외부에 배치되는, 이산화탄소 시용 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 동력 유닛에 있어서, 상기 블로워는, 상기 동력 유닛의 외부에 개방된 공간에 배치되는, 이산화탄소 시용 장치.
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