(57)【要約】【課題】排気ガスに含まれる二酸化炭素と石灰水とをうまく接触させて反応を促進し、空気中の二酸化炭素濃度を有効に低減することが可能な二酸化炭素濃度低減装置を提供する。【解決手段】煙突１の排気口２とほぼ同じ高さとなるように、煙突１の排気口２の周辺に主ノズル３が複数配置されている。主ノズル３の上方に位置するように、上方補助ノズル５が複数配置されている。主ノズル３の下方に位置するように、下方補助ノズル７が複数配置されている。主ノズル３、上方補助ノズル５、下方補助ノズル７からはいずれも石灰水が噴霧される。排気口２の近傍には排気ガス中二酸化炭素濃度センサ９が設けられ、排気口２の下方には風向風力センサ１０が設けられている。また、煙突１からやや離れた位置の地表近くに空気中二酸化炭素濃度センサ１１が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
煙突の排気口の周辺に主ノズルが複数配置され、この主ノズルから石灰水が噴霧されて、排気口から排出される排気ガス中に含まれる二酸化炭素と石灰水とを反応させて二酸化炭素濃度を低減する二酸化炭素濃度低減装置であって、
石灰水が供給される主ノズル用噴霧量調節部には主ノズル用制御部が設けられ、前記主ノズル用噴霧量調節部には第一の石灰水排出管が複数接続され、前記第一の石灰水排出管のそれぞれに第一の流量制御弁が設けられ、前記第一の石灰水排出管はそれぞれ前記主ノズルに接続されており、煙突に設けられた風向風力センサによって検知される風向と風力に従って、前記主ノズル用制御部は前記第一の流量制御弁を通過する石灰水の流量を制御して、複数の前記主ノズルから噴霧される石灰水の量を変化させることを特徴とする二酸化炭素濃度低減装置。
【請求項２】
前記風向風力センサには主ノズル傾斜角コントローラが接続され、前記主ノズル傾斜角コントローラには主ノズルが接続され、前記風向風力センサによって検知された風向と風力の情報が前記主ノズル傾斜角コントローラに伝達され、検知された風向と風力に応じて、煙突の排気口から排出される排気ガスが流れる方向に向かって、前記主ノズルを傾斜させて石灰水を噴霧することを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素濃度低減装置。
【請求項３】
前記主ノズルより上方に、石灰水を噴霧する上方補助ノズルが複数配置され、前記上方補助ノズルが石灰水を噴霧する噴霧範囲角度は、前記主ノズルが石灰水を噴霧する噴霧範囲角度より大きいことを特徴とする請求項１または２記載の二酸化炭素濃度低減装置。
【請求項４】
石灰水が供給される上方補助ノズル用噴霧量調節部には上方補助ノズル用制御部が設けられ、前記上方補助ノズル用噴霧量調節部には第二の石灰水排出管が複数接続され、前記第二の石灰水排出管のそれぞれに第二の流量制御弁が設けられ、前記第二の石灰水排出管はそれぞれ前記上方補助ノズルに接続されており、煙突に設けられた風向風力センサによって検知される風向と風力に従って、前記上方補助ノズル用制御部は前記第二の流量制御弁を通過する石灰水の流量を制御して、複数の前記上方補助ノズルから噴霧される石灰水の量を変化させることを特徴とする請求項３記載の二酸化炭素濃度低減装置。
【請求項５】
前記主ノズルより下方に、石灰水を噴霧する下方補助ノズルが複数配置され、前記下方補助ノズルが石灰水を噴霧する噴霧範囲角度は、前記主ノズルが石灰水を噴霧する噴霧範囲角度より大きいことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の二酸化炭素濃度低減装置。
【請求項６】
石灰水が供給される下方補助ノズル用噴霧量調節部には下方補助ノズル用制御部が設けられ、前記下方補助ノズル用噴霧量調節部には第三の石灰水排出管が複数接続され、前記第三の石灰水排出管のそれぞれに第三の流量制御弁が設けられ、前記第三の石灰水排出管はそれぞれ前記下方補助ノズルに接続されており、地表近くに複数設けられた空気中二酸化炭素濃度センサによって検知された二酸化炭素濃度に従って、前記下方補助ノズル用制御部は前記第三の流量制御弁を通過する石灰水の流量を制御して、複数の前記下方補助ノズルから噴霧される石灰水の量を変化させることを特徴とする請求項５記載の二酸化炭素濃度低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスに含まれる二酸化炭素を反応させて、空気中の二酸化炭素濃度を低減することが可能な二酸化炭素濃度低減装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業の発達に伴って空気中での二酸化炭素濃度が高まっており、これによる地球規模での温暖化が懸念されている。温暖化は昨今の異常気象の一因と考えられていることから、二酸化炭素濃度の低減が国際的な課題となっている。
空気中の二酸化炭素を石灰水と反応させて中和し、炭酸カルシウムを形成することで空気中の二酸化炭素濃度を低減することが、特許文献１に記載されている。また、排気ガス中の汚れを除去する装置が、特許文献２に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２３０１３１号公報
【特許文献２】登録実用新案第３０３４０３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
排気ガスは様々な要因で空気中に排出されており、空気中の二酸化炭素を効果的に石灰水と反応させて二酸化炭素濃度を低減させるためには、排気ガスに含まれる二酸化炭素と石灰水とをうまく接触させて反応を促進することが必要である。しかし、煙突から排出される排気ガスを例にとると、風向や風力によって排気ガスの流れが変化するため、これらの条件を考慮しないと、二酸化炭素と石灰水とがうまく接触せず、二酸化炭素との反応を充分に行うことができない。また、空気中に排出された二酸化炭素は、時間の経過に伴って空気中に拡散するため、拡散後の二酸化炭素と効果的に反応させることが必要となる。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、排気ガスに含まれる二酸化炭素と石灰水とをうまく接触させて反応を促進し、空気中の二酸化炭素濃度を有効に低減することが可能な二酸化炭素濃度低減装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するために、本発明の二酸化炭素濃度低減装置は、煙突の排気口の周辺に主ノズルが複数配置され、この主ノズルから石灰水が噴霧されて、排気口から排出される排気ガス中に含まれる二酸化炭素と石灰水とを反応させて二酸化炭素濃度を低減する二酸化炭素濃度低減装置であって、石灰水が供給される主ノズル用噴霧量調節部には主ノズル用制御部が設けられ、前記主ノズル用噴霧量調節部には第一の石灰水排出管が複数接続され、前記第一の石灰水排出管のそれぞれに第一の流量制御弁が設けられ、前記第一の石灰水排出管はそれぞれ前記主ノズルに接続されており、煙突に設けられた風向風力センサによって検知される風向と風力に従って、前記主ノズル用制御部は前記第一の流量制御弁を通過する石灰水の流量を制御して、複数の前記主ノズルから噴霧される石灰水の量を変化させることを特徴とする。
【０００７】
煙突の排気口から排出される排気ガスは、風向によってその進行方向が変わるとともに、排気口から排出される際の排気ガスの排出角度は風力によって変化する。例えば、無風状態であれば鉛直上方に進行するが、風力が強くなるほど、水平方向側に大きく傾斜して進行する。
本発明においては、風向風力センサによって検知される風向と風力に従って、主ノズル用制御部は第一の流量制御弁を通過する石灰水の流量を制御して、複数の主ノズルから噴霧される石灰水の量を変化させることにより、排気ガスが風によって流れる方向に、より多くの石灰水を噴霧することができ、排気口から排出される排気ガスに含まれる二酸化炭素を、主ノズルから噴霧される石灰水と効率良く反応させることができる。そのため、排気ガス中の二酸化炭素濃度を効果的に低減することができる。
【０００８】
本発明においては、前記風向風力センサには主ノズル傾斜角コントローラが接続され、前記主ノズル傾斜角コントローラには主ノズルが接続され、前記風向風力センサによって検知された風向と風力の情報が前記主ノズル傾斜角コントローラに伝達され、検知された風向と風力に応じて、煙突の排気口から排出される排気ガスが流れる方向に向かって、前記主ノズルを傾斜させて石灰水を噴霧することができる。
【０００９】
検知された風向と風力に応じて、煙突の排気口から排出される排気ガスが流れる方向に向かって、主ノズルを傾斜させて石灰水を噴霧することにより、排気ガスが風によって流れる方向に沿って石灰水を噴霧することができ、排気ガス中の二酸化炭素と、主ノズルから噴霧される石灰水とが反応しやすくなり、排気ガス中の二酸化炭素濃度を効果的に低減することができる。
【００１０】
本発明においては、前記主ノズルより上方に、石灰水を噴霧する上方補助ノズルが複数配置され、前記上方補助ノズルが石灰水を噴霧する噴霧範囲角度は、前記主ノズルが石灰水を噴霧する噴霧範囲角度より大きいことが好ましい。
【００１１】
排気口から排出された直後の排気ガスに含まれる二酸化炭素に対しては、上述した主ノズルから噴霧される石灰水によって反応が促進されるが、主ノズルから噴霧される石灰水とは反応しなかった二酸化炭素は時間の経過とともに空気中に拡散して、煙突の上空を漂うようになる。
このような二酸化炭素に対して、上方補助ノズルから石灰水を噴霧することにより、拡散後の二酸化炭素を石灰水と反応させて、二酸化炭素濃度をさらに低減することができる。
【００１２】
上方補助ノズルは、主ノズルより上方に配置されているため、主ノズルから噴霧される石灰水と干渉することがなく、主ノズルと上方補助ノズルとは、それぞれの機能を充分に発揮することができる。
また、上方補助ノズルの噴霧範囲角度は、主ノズルの噴霧範囲角度に比べて広く設定しているが、これは、上方補助ノズルの機能は、排気口から排出された後上空に拡散した二酸化炭素を石灰水と反応させることにあり、拡散した排気ガスは、比較的広い領域に存在していることから、上方補助ノズルの噴霧範囲角度を大きくして、広い領域に石灰水を存在させるようにするのが、二酸化炭素との反応を促進する上で好ましいからである。
【００１３】
本発明においては、石灰水が供給される上方補助ノズル用噴霧量調節部には上方補助ノズル用制御部が設けられ、前記上方補助ノズル用噴霧量調節部には第二の石灰水排出管が複数接続され、前記第二の石灰水排出管のそれぞれに第二の流量制御弁が設けられ、前記第二の石灰水排出管はそれぞれ前記上方補助ノズルに接続されており、煙突に設けられた風向風力センサによって検知される風向と風力に従って、前記上方補助ノズル用制御部は前記第二の流量制御弁を通過する石灰水の流量を制御して、複数の前記上方補助ノズルから噴霧される石灰水の量を変化させることができる。
【００１４】
拡散後の二酸化炭素も風の影響を受けるため、風向風力センサによって検知される風向と風力に従って、上方補助ノズル用制御部は第二の流量制御弁を通過する石灰水の流量を制御して、複数の上方補助ノズルから噴霧される石灰水の量を変化させることにより、拡散後の二酸化炭素が風によって流れる方向に、より多くの石灰水を噴霧することができ、拡散後の二酸化炭素濃度を効果的に低減することができる。
【００１５】
本発明においては、前記主ノズルより下方に、石灰水を噴霧する下方補助ノズルが複数配置され、前記下方補助ノズルが石灰水を噴霧する噴霧範囲角度は、前記主ノズルが石灰水を噴霧する噴霧範囲角度より大きいことが好ましい。
【００１６】
二酸化炭素は空気よりも重いため、排気口から排出された二酸化炭素のうち、主ノズルと上方補助ノズルとから噴霧される石灰水と反応しなかった二酸化炭素は、時間の経過とともに地表付近を漂うようになる。
このような二酸化炭素に対して、下方補助ノズルから石灰水を噴霧することにより、地表付近の二酸化炭素を石灰水と反応させて、二酸化炭素濃度をさらに低減することができる。
【００１７】
また、下方補助ノズルの噴霧範囲角度は、主ノズルの噴霧範囲角度に比べて広く設定しているが、これは、下方補助ノズルの機能は、排気口から排出された後相当の時間が経過した後、地表付近を漂っている二酸化炭素を石灰水と反応させることにあり、このような二酸化炭素はかなり広い領域に存在していることから、下方補助ノズルの噴霧範囲角度を大きくして、広い領域に石灰水を存在させるようにするのが、二酸化炭素との反応を促進する上で好ましいからである。
【００１８】
本発明においては、石灰水が供給される下方補助ノズル用噴霧量調節部には下方補助ノズル用制御部が設けられ、前記下方補助ノズル用噴霧量調節部には第三の石灰水排出管が複数接続され、前記第三の石灰水排出管のそれぞれに第三の流量制御弁が設けられ、前記第三の石灰水排出管はそれぞれ前記下方補助ノズルに接続されており、地表近くに複数設けられた空気中二酸化炭素濃度センサによって検知された二酸化炭素濃度に従って、前記下方補助ノズル用制御部は前記第三の流量制御弁を通過する石灰水の流量を制御して、複数の前記下方補助ノズルから噴霧される石灰水の量を変化させることができる。
【００１９】
空気中二酸化炭素濃度センサは、地表近くに複数設けられているため、各々の空気中二酸化炭素濃度センサによって検知される二酸化炭素濃度に差がある場合には、下方補助ノズルのうち、高い二酸化炭素濃度が検知された領域に近い位置のものから多量の石灰水を噴霧することにより、検知される二酸化炭素濃度分布に対応して二酸化炭素濃度を低減することができる。これにより、地表付近を漂う二酸化炭素をも低減することができ、排気口から排出された後、長時間経過してもなお空気中に存在する二酸化炭素を低減できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、風向と風力を考慮して、煙突の排気口から排出される排気ガスに含まれる二酸化炭素と石灰水との反応を促進するとともに、煙突の上空に拡散した二酸化炭素や、時間の経過によって地表付近に漂う二酸化炭素をも効果的に石灰水反応させることができ、空気中の二酸化炭素濃度を有効に低減することが可能な二酸化炭素濃度低減装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明をその実施形態に基づいて説明する。
図１（ａ）に、本発明の実施形態に係る二酸化炭素濃度低減装置を煙突に対して配備したときの、煙突とその周辺におけるノズルの配置状況を示す。
図１（ａ）において、煙突１の排気口２とほぼ同じ高さとなるように、煙突１の排気口２の周辺に主ノズル３が複数配置されている。この主ノズル３は高さ調整部４ａの上端に取り付けられており、高さ調整部４ａは、煙突１に取り付けられた支持体４によって支持されている。主ノズル３は支持体４に対して気体の噴出口が上向きとなるように設けられている。主ノズル３の高さは、高さ調整部４ａによって調整される。
【００２２】
主ノズル３の上方に位置するように、上方補助ノズル５が複数配置され、この上方補助ノズル５は高さ調整部６ａの上端に取り付けられており、高さ調整部６ａは、煙突１に取り付けられた支持体６によって支持されている。従って、上方補助ノズル５は排気口２よりも上方に位置している。上方補助ノズル５は支持体６に対して気体の噴出口が上向きとなるように設けられている。上方補助ノズル５の高さは、高さ調整部６ａによって調整される。なお、支持体６を煙突１の周囲に多段に設けて、上方補助ノズル５を高さ方向に多段に配置することもできる。
【００２３】
主ノズル３の下方に位置するように、下方補助ノズル７が複数配置され、この下方補助ノズル７は高さ調整部８ａの下端に取り付けられており、高さ調整部８ａは、煙突１に取り付けられた支持体８によって支持されている。下方補助ノズル７は支持体８に対して気体の噴出口が下向きとなるように設けられている。下方補助ノズル７の高さは、高さ調整部８ａによって調整される。なお、支持体８を煙突１の周囲に多段に設けて、下方補助ノズル７を高さ方向に多段に配置することもできる。
【００２４】
主ノズル３、上方補助ノズル５、下方補助ノズル７からはいずれも石灰水が噴霧されるが、それぞれの詳細な機能については後に詳述する。
排気口２の近傍には排気ガス中二酸化炭素濃度センサ９が設けられ、排気口２の下方には風向風力センサ１０が設けられている。また、煙突１からやや離れた位置の地表近くに空気中二酸化炭素濃度センサ１１が設けられている。
【００２５】
図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す煙突を上空側から見た図であり、煙突１からやや離れた位置に、煙突１を取り囲むように複数の空気中二酸化炭素濃度センサ１１が設けられている。空気中二酸化炭素濃度センサ１１の個数は適宜選択される。ここでは、主ノズル３、上方補助ノズル５、下方補助ノズル７と、これらを支持する支持体４、支持体６、支持体８は省略して図示している。
【００２６】
図２に、主ノズル３、上方補助ノズル５、下方補助ノズル７の配置の方位と、それぞれのノズルの噴霧範囲角度を示す。
図２（ａ）は主ノズル３を煙突１の排気口２の上方から見た図であり、排気口２の周囲の四隅に主ノズル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが配置されている。図２（ｂ）は上方補助ノズル５を煙突１の排気口２の上方から見た図であり、排気口２の周囲の四隅に上方補助ノズル５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが配置されている。図２（ｃ）は下方補助ノズル７を煙突１の下方から見た図であり、煙突１の周囲の四隅に下方補助ノズル７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが配置されている。なお、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した主ノズル３、上方補助ノズル５、下方補助ノズル７の配置は一例を示したものであり、その数や配置の仕方は状況に応じて適宜定められる。
【００２７】
主ノズル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、図１に示すように、支持体４によって支持された高さ調整部４ａの上端に取り付けられているが、高さ調整部４ａを支持体４上で固定して、主ノズル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが煙突１の排気口２の周囲で固定されるようにしても良く、あるいは、高さ調整部４ａが支持体４上で移動できるようにして、主ノズル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが煙突１の排気口２の周囲を移動可能にすることもできる。
【００２８】
また、上方補助ノズル５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、図１に示すように、支持体６によって支持された高さ調整部６ａの上端に取り付けられているが、高さ調整部６ａを支持体６上で固定して、上方補助ノズル５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが煙突１の排気口２の周囲で固定されるようにしても良く、あるいは、高さ調整部６ａが支持体６上で移動できるようにして、上方補助ノズル５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが煙突１の排気口２の周囲を移動可能にすることもできる。
【００２９】
同様に、下方補助ノズル７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、図１に示すように、支持体８によって支持された高さ調整部８ａの下端に取り付けられているが、高さ調整部８ａを支持体８上で固定して、下方補助ノズル７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが煙突１の排気口２の周囲で固定されるようにしても良く、あるいは、高さ調整部８ａが支持体８上で移動できるようにして、下方補助ノズル７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが煙突１の排気口２の周囲を移動可能にすることもできる。
【００３０】
図２（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に、主ノズル３、上方補助ノズル５、下方補助ノズル７から噴霧される石灰水の噴霧範囲角度を示す。
ここで、噴霧範囲角度とは、図示するように、主ノズル３、上方補助ノズル５、下方補助ノズル７のそれぞれから石灰水が噴霧される範囲を平面的に見たときの角度で示したものであり、上方補助ノズル５の噴霧範囲角度α2、下方補助ノズル７の噴霧範囲角度α3は、主ノズル３の噴霧範囲角度α1よりも大きくなるように設定されている。噴霧圧力が一定であれば、噴霧範囲角度が小さいほど、狭い領域に石灰水が高濃度で存在する。その反対に、噴霧範囲角度が大きいほど、広い領域に石灰水が存在するため、石灰水の濃度は低くなる。主ノズル３、上方補助ノズル５、下方補助ノズル７の噴霧範囲角度をこのように設定した理由については後に詳述する。
【００３１】
図３に、主ノズル３、上方補助ノズル５、下方補助ノズル７へ石灰水を供給する、二酸化炭素濃度低減装置の構成を示す。
図３において、石灰水供給部２０には高濃度石灰水供給管２１を介して高濃度石灰水タンク２２が接続され、高濃度石灰水供給管２１には流量制御弁２３が設けられている。また、石灰水供給部２０には希釈水供給管２４を介して希釈水タンク２５が接続され、希釈水供給管２４には流量制御弁２６が設けられている。石灰水供給部２０には、希釈制御部２７が設けられている。
【００３２】
高濃度石灰水タンク２２では、石灰が水と混合されて生成された高濃度石灰水が貯蔵されており、高濃度石灰水タンク２２から供給される高濃度石灰水は、希釈水タンク２５から供給される希釈水によって石灰水供給部２０で希釈されて、より低濃度の石灰水が生成される。
【００３３】
石灰水供給部２０には、石灰水供給管３０を介して主ノズル用石灰水撹拌槽３１が接続され、石灰水供給管３０には流量制御弁３０ａが設けられている。主ノズル用石灰水撹拌槽３１内には、石灰水を撹拌して濃度を均等にするための攪拌機３２が設けられている。主ノズル用石灰水撹拌槽３１内には、残量センサ３３と石灰水濃度センサ３４とが設けられている。
石灰水供給部２０から石灰水供給管３０を介して主ノズル用石灰水撹拌槽３１に供給された石灰水は、攪拌機３２によって撹拌されて濃度が均等となる。
【００３４】
主ノズル用石灰水撹拌槽３１における石灰水濃度の制御は、石灰水濃度センサ３４と希釈制御部２７によって行われる。主ノズル用石灰水撹拌槽３１内の石灰水濃度が基準値を超えていることを石灰水濃度センサ３４が検知すると、希釈制御部２７は流量制御弁２３を閉じ、流量制御弁２６は開いた状態で希釈水のみを供給して、主ノズル用石灰水撹拌槽３１内の石灰水濃度を低下させ、主ノズル用石灰水撹拌槽３１内の石灰水濃度が基準値に達すると、流量制御弁２６を閉じて希釈水の供給を停止する。逆に、主ノズル用石灰水撹拌槽３１内の石灰水濃度が基準値を下まわっていることを石灰水濃度センサ３４が検知すると、希釈制御部２７は流量制御弁２６を閉じ、流量制御弁２３は開いた状態で高濃度石灰水のみを供給して、主ノズル用石灰水撹拌槽３１内の石灰水濃度を高め、主ノズル用石灰水撹拌槽３１内の石灰水濃度が基準値に達すると、流量制御弁２３を閉じて高濃度石灰水の供給を停止する。
【００３５】
主ノズル用石灰水撹拌槽３１における石灰水残量の制御は、残量センサ３３と希釈制御部２７によって行われる。主ノズル用石灰水撹拌槽３１内の石灰水残量が基準値を超えていることを残量センサ３３が検知すると、希釈制御部２７は流量制御弁３０ａを閉じて石灰水供給部２０からの石灰水の供給を停止し、主ノズル用石灰水撹拌槽３１内の石灰水残量が基準値を下まわっていることを残量センサ３３が検知すると、希釈制御部２７は流量制御弁３０ａを開いて石灰水供給部２０から石灰水を供給する。
【００３６】
主ノズル用石灰水撹拌槽３１には主ノズル用ポンプ３５が接続されており、主ノズル用石灰水撹拌槽３１で濃度が均等となった石灰水は、主ノズル用ポンプ３５によって汲み上げられ、主ノズル用噴霧量調節部３６に送出される。主ノズル用ポンプ３５には圧力調整部３５ａが設けられており、圧力調整部３５ａによって噴霧時の圧力が調整される。
主ノズル用噴霧量調節部３６には主ノズル用制御部３７が設けられている。また、主ノズル用噴霧量調節部３６には石灰水排出管３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄが接続され、石灰水排出管３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄのそれぞれに流量制御弁３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄが設けられている。
【００３７】
石灰水排出管３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄはそれぞれ、図２（ａ）に示す主ノズル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに接続されており、主ノズル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄから石灰水が噴霧されて、煙突１の排気口２から排出される排気ガスに含まれる二酸化炭素と石灰水とが反応して炭酸カルシウムを生成する。その結果、空気中に排出される二酸化炭素濃度を低減することができる。主ノズル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄから噴霧される石灰水のｐＨは１２〜１３程度とすることができる。
【００３８】
主ノズル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄから噴霧される石灰水の量は、図１に示す排気ガス中二酸化炭素濃度センサ９によって検知される排気ガス中の二酸化炭素濃度と、風向風力センサ１０によって検知される風向と風力によって変えられる。
排気ガス中二酸化炭素濃度センサ９と風向風力センサ１０は、図４（ａ）に示すように、主ノズル用制御部３７に電気的に接続されており、この主ノズル用制御部３７と、流量制御弁３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄとが電気的に接続されている。
排気ガス中二酸化炭素濃度センサ９によって検知された排気ガス中の二酸化炭素濃度の情報は、主ノズル用制御部３７に送出され、排気ガス中の二酸化炭素濃度が高くなるに従って、主ノズル用制御部３７は流量制御弁３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄを操作して、石灰水排出管３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄを通過する石灰水の流量を増大させる。
【００３９】
流量制御弁３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄによる石灰水流量の制御は、排気ガス中の二酸化炭素濃度と流量制御弁３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄの石灰水流量とを段階的または連続的に対応させて、流量制御弁３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄを通過する石灰水の流量を段階的または連続的に変化させることができる。
【００４０】
また、風向風力センサ１０によって検知された風向風力の情報は、主ノズル用制御部３７に送出され、風向と風力に基づいて、主ノズル用制御部３７は流量制御弁３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄを操作して、石灰水排出管３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄを通過する石灰水の流量の割合を変化させる。
流量制御弁３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄによる石灰水流量の制御は、風向風力と流量制御弁３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄの石灰水流量とを段階的または連続的に対応させて、流量制御弁３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄを通過する石灰水の流量を段階的または連続的に変化させることができる。
その結果、主ノズル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄから噴霧される石灰水の量は、風向と風力によってその割合が変化する。以下に、この詳細について説明する。
【００４１】
風向風力センサ１０が無風であることを検知すると、主ノズル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄから噴霧される石灰水の量を等量とする。すなわち、主ノズル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄから噴霧される石灰水の総量を１００％とすると、主ノズル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄのそれぞれから噴霧される石灰水の量をいずれも２５％とする。これは、無風である場合には、煙突１の排気口２から排出される排気ガスは真っ直ぐ上昇するため、各主ノズル３から等量の石灰水を噴霧するのが、排気ガス中の二酸化炭素に石灰水を接触させて石灰水と反応させるためには好適だからである。
【００４２】
次に、風向風力センサ１０によって検知される風力について、弱風をレベル１、中風をレベル２、強風をレベル３として、風向が南西から北東向きである場合について説明する。なお、ここでは例示的に、風速２ｍ毎秒未満をレベル１、風速２ｍ毎秒以上６ｍ毎秒未満をレベル２、風速６ｍ毎秒以上をレベル３としている。
風力がレベル１である場合には、排気口２から見て北東側に位置する主ノズル３ａから噴霧される石灰水の量を３５％、主ノズル３ｂ、３ｄのそれぞれから噴霧される石灰水の量をいずれも２５％、主ノズル３ｃから噴霧される石灰水の量を１５％とする。風向が南西から北東向きである場合には、煙突１の排気口２から排出される排気ガスは北東向きに偏って上昇するため、北東側に存在する主ノズル３ａから噴霧される石灰水の量を増大させることによって、排気ガス中の二酸化炭素に石灰水が接触しやすい状況を作って石灰水との反応を促進することができる。その一方、煙突１の排気口２から排出される排気ガスは南西側には上昇しないため、南西側に存在する主ノズル３ｃから噴霧される石灰水の量は減少させている。
【００４３】
風力がレベル２である場合には、主ノズル３ａから噴霧される石灰水の量を５０％、主ノズル３ｂ、３ｄのそれぞれから噴霧される石灰水の量をいずれも２０％、主ノズル３ｃから噴霧される石灰水の量を１０％とする。
風力がレベル３である場合には、主ノズル３ａから噴霧される石灰水の量を７０％、主ノズル３ｂ、３ｄのそれぞれから噴霧される石灰水の量をいずれも１５％、主ノズル３ｃから噴霧される石灰水の量を０％とする。
このように、強風になるほど、煙突１の排気口２から排出される排気ガスは北東向きに偏って上昇し、その偏りが顕著になるため、北東側に存在する主ノズル３ａから噴霧される石灰水の量を顕著に増大させている。これにより、排気ガス中の二酸化炭素に石灰水が接触しやすくなり、石灰水との反応が促進される。
【００４４】
主ノズル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが煙突１の排気口２の周囲を移動可能となるように設定されている場合には、風向風力センサ１０によって検知される風向に基づいて、排気ガスが多く流れる方向に主ノズル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄのいずれかを移動させ、この位置に配置された主ノズルから石灰水を最も多く噴霧するようにしてもよい。主ノズル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを煙突１の排気口２の周囲で移動可能とすることは、主ノズル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが取り付けられている高さ調整部４ａの位置を制御する制御部を設け、風向風力センサ１０によって検知される風向に従って、制御部が主ノズル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの方位を定めて移動させることによって実現できる。
【００４５】
主ノズル３の噴霧範囲角度は、後述する上方補助ノズル５、下方補助ノズル７の噴霧範囲角度に比べて小さく設定しているが、これは、主ノズル３の機能は、排気口２から排出されたばかりの排気ガスに含まれる二酸化炭素を石灰水と反応させることであり、排気口２から排出されたばかりの排気ガスは、風向に従って比較的狭い領域に存在していることから、主ノズル３の噴霧範囲角度を小さくして、狭い領域に石灰水が高濃度で存在するようにするのが、二酸化炭素との反応を促進する上で好ましいからである。
【００４６】
次に、上方補助ノズル５への石灰水の供給手段について、図３に基づいて説明する。
石灰水供給部２０には、石灰水供給管４０を介して上方補助ノズル用石灰水撹拌槽４１が接続され、石灰水供給管４０には流量制御弁４０ａが設けられている。上方補助ノズル用石灰水撹拌槽４１内には、石灰水を撹拌して濃度を均等にするための攪拌機４２が設けられている。上方補助ノズル用石灰水撹拌槽４１内には、残量センサ４３と石灰水濃度センサ４４とが設けられている。
石灰水供給部２０から石灰水供給管４０を介して上方補助ノズル用石灰水撹拌槽４１に供給された石灰水は、攪拌機４２によって撹拌されて濃度が均等となる。
【００４７】
上方補助ノズル用石灰水撹拌槽４１における石灰水濃度の制御は、石灰水濃度センサ４４と希釈制御部２７によって行われる。上方補助ノズル用石灰水撹拌槽４１内の石灰水濃度が基準値を超えていることを石灰水濃度センサ４４が検知すると、希釈制御部２７は流量制御弁２３を閉じ、流量制御弁２６は開いた状態で希釈水のみを供給して、上方補助ノズル用石灰水撹拌槽４１内の石灰水濃度を低下させ、上方補助ノズル用石灰水撹拌槽４１内の石灰水濃度が基準値に達すると、流量制御弁２６を閉じて希釈水の供給を停止する。逆に、上方補助ノズル用石灰水撹拌槽４１内の石灰水濃度が基準値を下まわっていることを石灰水濃度センサ４４が検知すると、希釈制御部２７は流量制御弁２６を閉じ、流量制御弁２３は開いた状態で高濃度石灰水のみを供給して、上方補助ノズル用石灰水撹拌槽４１内の石灰水濃度を高め、上方補助ノズル用石灰水撹拌槽４１内の石灰水濃度が基準値に達すると、流量制御弁２３を閉じて高濃度石灰水の供給を停止する。
【００４８】
上方補助ノズル用石灰水撹拌槽４１における石灰水残量の制御は、残量センサ４３と希釈制御部２７によって行われる。上方補助ノズル用石灰水撹拌槽４１内の石灰水残量が基準値を超えていることを残量センサ４３が検知すると、希釈制御部２７は流量制御弁４０ａを閉じて石灰水供給部２０からの石灰水の供給を停止し、上方補助ノズル用石灰水撹拌槽４１内の石灰水残量が基準値を下まわっていることを残量センサ４３が検知すると、希釈制御部２７は流量制御弁４０ａを開いて石灰水供給部２０から石灰水を供給する。
【００４９】
上方補助ノズル用石灰水撹拌槽４１には上方補助ノズル用ポンプ４５が接続されており、上方補助ノズル用石灰水撹拌槽４１で濃度が均等となった石灰水は、上方補助ノズル用ポンプ４５によって汲み上げられ、上方補助ノズル用噴霧量調節部４６に送出される。上方補助ノズル用ポンプ４５には圧力調整部４５ａが設けられており、圧力調整部４５ａによって噴霧時の圧力が調整される。
【００５０】
上方補助ノズル用噴霧量調節部４６には上方補助ノズル用制御部４７が設けられている。また、上方補助ノズル用噴霧量調節部４６には石灰水排出管４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄが接続され、石灰水排出管４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄのそれぞれに流量制御弁４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄが設けられている。
【００５１】
石灰水排出管４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄはそれぞれ、図２（ｂ）に示す上方補助ノズル５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに接続されており、上方補助ノズル５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから石灰水が噴霧されて、煙突１の排気口２から排出された後、排気口２の上空で空気中に拡散している二酸化炭素と反応して炭酸カルシウムを生成する。その結果、主ノズル３から噴霧される石灰水とは反応せずに空気中に拡散している二酸化炭素濃度を低減することができる。
上方補助ノズル５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから噴霧される石灰水のｐＨは１１〜１２程度とすることができる。排気口２の上空で拡散している二酸化炭素は、比較的広い領域に広がって存在しているため、排気口２から排出された直後の二酸化炭素に比べて濃度が低いことから、上方補助ノズル５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから噴霧される石灰水のｐＨは、主ノズル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄから噴霧される石灰水のｐＨより低くするのが好ましいからである。
【００５２】
上述したように、主ノズル３から噴霧される石灰水は、煙突１の排気口２から排出される排気ガスの流れに追随するように噴霧されて、排気ガス中の二酸化炭素と反応するのに対して、上方補助ノズル５から噴霧される石灰水は、煙突１の排気口２から排出された後、煙突１の上方で空気中に拡散した二酸化炭素と反応する。上方補助ノズル５のこの機能を確保するため、上方補助ノズル５は、主ノズル３の上方に位置するように配置されている。このような配置とすることにより、上方補助ノズル５から噴霧される石灰水は、主ノズル３から噴霧される石灰水と干渉することなく、独自の機能を持つことができる。
【００５３】
また、上方補助ノズル５の噴霧範囲角度は、主ノズル３の噴霧範囲角度よりも大きくなるように設定されている。上述したように、主ノズル３から噴霧される石灰水は、煙突１の排気口２から排出されたばかりの排気ガス中の二酸化炭素と反応するものであり、この段階の排気ガスは比較的狭い領域に存在しているため、この状態で石灰水を二酸化炭素と効率よく反応させるためには、主ノズル３の噴霧範囲角度を小さくして、噴霧される石灰水の濃度を高めることが効果的である。これに対し、上方補助ノズル５から噴霧される石灰水は、煙突１の上方で空気中に拡散した二酸化炭素と反応するものであり、このように広い領域に拡散した二酸化炭素と効率よく反応させるためには、上方補助ノズル５の噴霧範囲角度を主ノズル３の噴霧範囲角度よりも大きくして、石灰水が広い範囲に噴霧されるようにすることにより、拡散した二酸化炭素と反応する機会を広げることができる。
【００５４】
上方補助ノズル５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから噴霧される石灰水の量についても、主ノズル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの場合と同様に、図１に示す排気ガス中二酸化炭素濃度センサ９によって検知される排気ガス中の二酸化炭素濃度と、風向風力センサ１０によって検知される風向と風力によって変えることができる。このような構成にすると、煙突１の上空に拡散した二酸化炭素も、風の影響によって濃度分布が影響を受けることを考慮することができる。また、排気ガス中の二酸化炭素濃度の値によって、拡散後の二酸化炭素濃度は影響を受けるため、排気ガス中二酸化炭素濃度センサ９よって検知される排気ガス中の二酸化炭素濃度に応じて、噴霧される石灰水の量を変えることにより、拡散後の二酸化炭素濃度を効果的に低減することができる。
【００５５】
排気ガス中二酸化炭素濃度センサ９と風向風力センサ１０は、図４（ｂ）に示すように、上方補助ノズル用制御部４７に電気的に接続されており、この上方補助ノズル用制御部４７と、流量制御弁４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄとが電気的に接続されている。
排気ガス中二酸化炭素濃度センサ９によって検知された排気ガス中の二酸化炭素濃度の情報は、上方補助ノズル用制御部４７に送出され、二酸化炭素濃度が高くなるに従って、上方ノズル用制御部４７は流量制御弁４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄを操作して、石灰水排出管４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄを通過する石灰水の流量を増大させる。
【００５６】
流量制御弁４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄによる石灰水流量の制御は、排気ガス中の二酸化炭素濃度と流量制御弁４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄの石灰水流量とを段階的または連続的に対応させて、流量制御弁４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄを通過する石灰水の流量を段階的または連続的に変化させることができる。
【００５７】
また、風向風力センサ１０によって検知された風向風力の情報は、上方補助ノズル用制御部４７に送出され、風向と風力に基づいて、上方補助ノズル用制御部４７は流量制御弁４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄを操作して、石灰水排出管４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄを通過する石灰水の流量の割合を変化させる。
流量制御弁４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄによる石灰水流量の制御は、風向風力と流量制御弁４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄの石灰水流量とを段階的または連続的に対応させて、流量制御弁４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄを通過する石灰水の流量を段階的または連続的に変化させることができる。
【００５８】
このような手段を用いて、上方補助ノズル５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄについても、主ノズル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの場合について説明したのと同様に、排気ガス中二酸化炭素濃度センサ９によって検知される排気ガス中の二酸化炭素濃度と、風向風力センサ１０によって検知される風向と風力によって、上方補助ノズル５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから噴霧される石灰水の量と割合を変えることができる。
【００５９】
次に、下方補助ノズル７への石灰水の供給手段について、図３に基づいて説明する。
石灰水供給部２０には、石灰水供給管５０を介して下方補助ノズル用石灰水撹拌槽５１が接続され、石灰水供給管５０には流量制御弁５０ａが設けられている。下方補助ノズル用石灰水撹拌槽５１内には、石灰水を撹拌して濃度を均等にするための攪拌機５２が設けられている。下方補助ノズル用石灰水撹拌槽５１内には、残量センサ５３と石灰水濃度センサ５４とが設けられている。
石灰水供給部２０から石灰水供給管５０を介して下方補助ノズル用石灰水撹拌槽５１に供給された石灰水は、攪拌機５２によって撹拌されて濃度が均等となる。
【００６０】
下方補助ノズル用石灰水撹拌槽５１における石灰水濃度の制御は、石灰水濃度センサ５４と希釈制御部２７によって行われる。下方補助ノズル用石灰水撹拌槽５１内の石灰水濃度が基準値を超えていることを石灰水濃度センサ５４が検知すると、希釈制御部２７は流量制御弁２３を閉じ、流量制御弁２６は開いた状態で希釈水のみを供給して、下方補助ノズル用石灰水撹拌槽５１内の石灰水濃度を低下させ、下方補助ノズル用石灰水撹拌槽５１内の石灰水濃度が基準値に達すると、流量制御弁２６を閉じて希釈水の供給を停止する。逆に、下方補助ノズル用石灰水撹拌槽５１内の石灰水濃度が基準値を下まわっていることを石灰水濃度センサ５４が検知すると、希釈制御部２７は流量制御弁２６を閉じ、流量制御弁２３は開いた状態で高濃度石灰水のみを供給して、下方補助ノズル用石灰水撹拌槽５１内の石灰水濃度を高め、下方補助ノズル用石灰水撹拌槽５１内の石灰水濃度が基準値に達すると、流量制御弁２３を閉じて高濃度石灰水の供給を停止する。
【００６１】
下方補助ノズル用石灰水撹拌槽５１における石灰水残量の制御は、残量センサ５３と希釈制御部２７によって行われる。下方補助ノズル用石灰水撹拌槽５１内の石灰水残量が基準値を超えていることを残量センサ５３が検知すると、希釈制御部２７は流量制御弁５０ａを閉じて石灰水供給部２０からの石灰水の供給を停止し、下方補助ノズル用石灰水撹拌槽５１内の石灰水残量が基準値を下まわっていることを残量センサ５３が検知すると、希釈制御部２７は流量制御弁５０ａを開いて石灰水供給部２０から石灰水を供給する。
【００６２】
下方補助ノズル用石灰水撹拌槽５１には下方補助ノズル用ポンプ５５が接続されており、下方補助ノズル用石灰水撹拌槽５１で濃度が均等となった石灰水は、下方補助ノズル用ポンプ５５によって汲み上げられ、下方補助ノズル用噴霧量調節部５６に送出される。下方補助ノズル用ポンプ５５には圧力調整部５５ａが設けられており、圧力調整部５５ａによって噴霧時の圧力が調整される。
【００６３】
下方補助ノズル用噴霧量調節部５６には下方補助ノズル用制御部５７が設けられている。また、下方補助ノズル用噴霧量調節部５６には石灰水排出管５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、５９ｄが接続され、石灰水排出管５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、５９ｄのそれぞれに流量制御弁５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄが設けられている。
【００６４】
石灰水排出管５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、５９ｄはそれぞれ、図２（ｃ）に示す下方補助ノズル７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄに接続されており、下方補助ノズル７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄから石灰水が噴霧されて、地表付近で空気中に拡散している二酸化炭素と反応して炭酸カルシウムを生成する。その結果、主ノズル３、上方補助ノズル５のそれぞれから噴霧される石灰水と反応せずに、地表付近で空気中に拡散している二酸化炭素濃度を低減することができる。
下方補助ノズル７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄから噴霧される石灰水のｐＨは９．５〜１０．５程度とすることができる。地表付近で空気中に拡散している二酸化炭素は、かなり広い領域に広がって存在しているため、排気口２から排出された直後の二酸化炭素や、排気口２の上空で拡散している二酸化炭素に比べて濃度が低いことから、下方補助ノズル７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄから噴霧される石灰水のｐＨは、主ノズル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄから噴霧される石灰水のｐＨや、上方補助ノズル５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから噴霧される石灰水のｐＨより低くするのが好ましいからである。
【００６５】
下方補助ノズル７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄから噴霧される石灰水の量は、地表付近に配置された空気中二酸化炭素濃度センサ１１によって検知される空気中の二酸化炭素濃度によって判断される。
二酸化炭素は空気よりも重いため、煙突１の排気口２から排出された二酸化炭素のうち、主ノズル３と上方補助ノズル５とから噴霧される石灰水と反応しなかった二酸化炭素は、時間の経過とともに地表付近を漂うようになる。そのため、地表付近に配置された空気中二酸化炭素濃度センサ１１によって、地表付近の二酸化炭素濃度が基準値を超えていることが検知されると、下方補助ノズル７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄから石灰水が噴霧されて、この二酸化炭素と反応し、炭酸カルシウムを生成して空気中の二酸化炭素濃度を低減することができる。空気中二酸化炭素濃度センサ１１によって検知される地表付近の二酸化炭素濃度が基準値を超えていない場合には、下方補助ノズル７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄから石灰水は噴霧されない。
【００６６】
下方補助ノズル７の噴霧範囲角度は、主ノズル３の噴霧範囲角度よりも大きくなるように設定されている。下方補助ノズル７から噴霧される石灰水は、煙突１の下方で空気中に拡散した二酸化炭素と反応するものであり、このように広い領域に拡散した二酸化炭素と効率よく反応させるためには、下方補助ノズル７の噴霧範囲角度を主ノズル３の噴霧範囲角度よりも大きくして、石灰水が広い範囲に噴霧されるようにすることにより、拡散した二酸化炭素と反応する機会を広げることができる。
【００６７】
下方補助ノズル７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄから噴霧される石灰水の量は、図１に示す空気中二酸化炭素濃度センサ１１によって検知される空気中の二酸化炭素濃度によって、以下の方法で変えることができる。
図４（ｃ）に示すように、空気中二酸化炭素濃度センサ１１は、空気中二酸化炭素濃度センサ制御部１２と電気的に接続され、空気中二酸化炭素濃度センサ制御部１２は下方補助ノズル用制御部５７と電気的に接続されている。下方補助ノズル用制御部５７には、流量制御弁５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄが電気的に接続されている。
空気中二酸化炭素濃度センサ１１によって検知された地表付近の二酸化炭素濃度の情報は、空気中二酸化炭素濃度センサ制御部１２に送出され、この情報に基づいて、下方補助ノズル用制御部５７は、流量制御弁５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄを操作して、下方補助ノズル７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄから噴霧される石灰水の量を決定する。
【００６８】
空気中二酸化炭素濃度センサ１１は、煙突１の周囲に複数設けられているため、各々の空気中二酸化炭素濃度センサ１１によって検知される二酸化炭素濃度の平均値を空気中二酸化炭素濃度センサ制御部１２が算出し、この平均値が基準値を超えたときに、空気中二酸化炭素濃度センサ制御部１２から下方補助ノズル用制御部５７に信号を送出し、この信号に基づいて下方補助ノズル７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄから噴霧される石灰水の量を決定することができる。
この場合には、空気中二酸化炭素濃度センサ１１によって検知される空気中の二酸化炭素濃度の平均値が高くなるに従って、下方補助ノズル用制御部５７は流量制御弁５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄを操作して、石灰水排出管５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、５９ｄを通過する石灰水の流量を増大させる。
【００６９】
流量制御弁５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄによる石灰水流量の制御は、空気中の二酸化炭素濃度と流量制御弁５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄの石灰水流量とを段階的または連続的に対応させて、流量制御弁５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄを通過する石灰水の流量を段階的または連続的に変化させることができる。
【００７０】
また、空気中二酸化炭素濃度センサ１１は、煙突１の周囲に複数設けられているため、各々の空気中二酸化炭素濃度センサ１１によって検知される二酸化炭素濃度に差がある場合に、この二酸化炭素濃度分布を空気中二酸化炭素濃度センサ制御部１２で算出し、下方補助ノズル７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄのうち、高い二酸化炭素濃度が検知された領域に近い位置のものから多量の石灰水が噴霧されるようにすることもできる。これによると、検知される二酸化炭素濃度分布に対応して二酸化炭素濃度を低減することができる。
【００７１】
図５に、主ノズル３、上方補助ノズル５を風向によって傾斜させる二酸化炭素濃度低減装置の構成を示す。
図５において、風向風力センサ１０には、主ノズル傾斜角コントローラ６０、上方補助ノズル傾斜角コントローラ６１が電気的に接続されている。主ノズル傾斜角コントローラ６０には、主ノズル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが電気的に接続され、上方補助ノズル傾斜角コントローラ６１には、上方補助ノズル５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが電気的に接続されている。
【００７２】
風向風力センサ１０によって風向と風力とが検知されると、その情報が主ノズル傾斜角コントローラ６０、上方補助ノズル傾斜角コントローラ６１に伝達され、検知された風向と風力に応じて、主ノズル傾斜角コントローラ６０は主ノズル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを傾斜させ、上方補助ノズル傾斜角コントローラ６１は上方補助ノズル５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを傾斜させる。
【００７３】
図６に、主ノズル３、上方補助ノズル５の傾斜の詳細を示す。
図６（ａ）は、主ノズル３が、風向風力センサ１０によって検知された風向と風力に基づいて傾斜している様子を示したものであり、鉛直上方からの傾斜角θ1の大きさは例えば以下のようにして定められる。
ここでは、弱風をレベル１、中風をレベル２、強風をレベル３として、風向が南西から北東向きである場合について説明する。
【００７４】
無風状態のときは、傾斜角θ1を０、すなわち主ノズル３は鉛直上方に向かうように設定する。風向が北東向きで風力レベルが１の場合には、傾斜角θ1を２５°として北東方向へ傾斜させる。風向が北東向きで風力レベルが２の場合には、傾斜角θ1を４５°として北東方向へ傾斜させる。風向が北東向きで風力レベルが３の場合には、傾斜角θ1を６５°として北東方向へ傾斜させる。
【００７５】
主ノズル３は、風向風力センサ１０によって検知される風向に従って、全方位に亘ってどの方向にも傾斜することが可能である。その結果、煙突１の排気口２から排出される排気ガスが流れる方向に向かって、主ノズル３を傾斜させて石灰水を噴霧することができ、排気口２から排出されたばかりの二酸化炭素と石灰水とを効率良く反応させることができ、二酸化炭素濃度を効果的に低減することができる。
このように、主ノズル傾斜角コントローラ６０は、風向風力センサ１０によって風向と風力が検知されると、瞬時に応答して主ノズル３を傾斜させる機能を有しており、排気ガスの流れる方向にリアルタイムに主ノズル３の傾斜角度を追従させる機能を持つものである。
【００７６】
図６（ｂ）は、上方補助ノズル５が、風向風力センサ１０によって検知された風向と風力に基づいて傾斜している様子を示したものである。
上方補助ノズル５は、排気口から排出された後、所定の時間が経過して空気中に拡散した二酸化炭素に対して、石灰水を噴霧して反応させるものであるため、上方補助ノズル５の傾斜角を決定する上方補助ノズル傾斜角コントローラ６１は、主ノズル傾斜角コントローラ６０とは異なる機能を持つようにすることができる。
【００７７】
例えば、上方補助ノズル５の傾斜角θ2は、風向と風力に関する過去の履歴を考慮した上で定めることもできる。こうすると、過去の所定の時刻から現時点に至るまでの風向風力に基づいて、所定の時間間隔での風向風力を考慮することができるため、その時間間隔において二酸化炭素が拡散した結果、二酸化炭素濃度が高い領域に向けて、上方補助ノズル５を傾斜させることができ、拡散成分への対処を適正に行うことができる。このような処理を行うことは、上方補助ノズル傾斜角コントローラ６１に、風向風力に関する時間積分回路を設けておき、この時間積分値に従って、上方補助ノズル５の傾斜角θ2を定めることによって実現することができる。
【００７８】
また、上方補助ノズル５の傾斜角θ2の決定を簡便に行うためには、鉛直上方からの傾斜角θ2の大きさを、上述した主ノズル３の傾斜角θ1よりも小さい値に設定してもよい。長い時間間隔に亘って風向風力について平均を取れば、排気ガスは排気口２の上方付近に近い側で、拡散成分による二酸化炭素濃度が高まっていると考えられるからである。
傾斜角θ2の大きさは、上方補助ノズル５の高さが高さ調整部６ａによって調整されることから、上方補助ノズル５の高さを考慮して定められる。
【００７９】
図７に、下方補助ノズル７を空気中二酸化炭素濃度によって傾斜させる二酸化炭素濃度低減装置の構成を示す。
図７において、空気中二酸化炭素濃度センサ１１には、空気中二酸化炭素濃度センサ制御部１２が電気的に接続され、この空気中二酸化炭素濃度センサ制御部１２には、下方補助ノズル傾斜角コントローラ６２が電気的に接続されている。下方補助ノズル傾斜角コントローラ６２には、下方補助ノズル７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが電気的に接続されている。
空気中二酸化炭素濃度センサ１１によって検知された地表付近の二酸化炭素濃度に関する情報は、空気中二酸化炭素濃度センサ制御部１２に送出され、下方補助ノズル傾斜角コントローラ６２は、高い二酸化炭素濃度が検知された空気中二酸化炭素濃度センサ１１が配置された方向に向かって、下方補助ノズル７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを傾斜させる。
【００８０】
図８に、下方補助ノズル７の傾斜の詳細を示す。
下方補助ノズル７の鉛直下方からの傾斜角度θ3の大きさは、空気中二酸化炭素濃度センサ１１によって検知された二酸化炭素濃度に応じて変えることができる。また、下方補助ノズル７の傾斜方向は、全ての下方補助ノズル７について同一方向としてもよく、それぞれの下方補助ノズル７について異なる方向としてもよい。例えば、１つの空気中二酸化炭素濃度センサ１１のみが高い二酸化炭素濃度を検知した場合には、全ての下方補助ノズル７を、二酸化炭素濃度の高い領域に向けて傾斜するのが良く、高い二酸化炭素濃度を検知した空気中二酸化炭素濃度センサ１１が複数ある場合には、下方補助ノズル７の傾斜方向を異ならせて、二酸化炭素濃度の高い複数の領域に向けるのが良い。
【００８１】
以上説明したように、本発明によると、煙突１の排気口２から排出される排気ガスに含まれる二酸化炭素について、排出直後のものについてはその時点での風向風力に対して、主ノズル３がリアルタイムに応答して石灰水を噴霧するとともに、所定の時間が経過した後、排気口２の上空で空気中に拡散した二酸化炭素については、拡散現象を考慮して、上方補助ノズル５が石灰水を噴霧して、拡散成分と反応することを可能にして、石灰水噴霧による二酸化炭素濃度の低減効果を高めている。さらに、長時間が経過して地表付近を漂う二酸化炭素に対しては、下方補助ノズル７が石灰水を噴霧するため、排出直後から長時間経過後に至るまで、二酸化炭素の空気中での動きに対応した対処が可能であり、二酸化炭素濃度の低減効果が極めて大きい。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、空気中の二酸化炭素濃度を有効に低減することが可能な二酸化炭素濃度低減装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態に係る二酸化炭素濃度低減装置を煙突に対して配備したときの、煙突とその周辺におけるノズルの配置状況を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す煙突を上空側から見た図である。
【図２】主ノズル、上方補助ノズル、下方補助ノズルの配置の方位と、それぞれのノズルの噴霧範囲角度を示す図である。
【図３】主ノズル、上方補助ノズル、下方補助ノズルへ石灰水を供給する、二酸化炭素濃度低減装置の構成を示す図である。
【図４】主ノズル、上方補助ノズル、下方補助ノズルからの石灰水の流量を調整する構成図である。
【図５】主ノズル、上方補助ノズルを風向によって傾斜させる二酸化炭素濃度低減装置の構成を示す図である。
【図６】主ノズル、上方補助ノズルの傾斜の詳細を示す図である。
【図７】下方補助ノズルを空気中二酸化炭素濃度によって傾斜させる二酸化炭素濃度低減装置の構成を示す図である。
【図８】下方補助ノズルの傾斜の詳細を示す図である。
【符号の説明】
【００８４】
１  煙突
２  排気口
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ  主ノズル
４  支持体
４ａ  高さ調整部
５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ  上方補助ノズル
６  支持体
６ａ  高さ調整部
７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ  下方補助ノズル
８  支持体
８ａ  高さ調整部
９  排気ガス中二酸化炭素濃度センサ
１０  風向風力センサ
１１  空気中二酸化炭素濃度センサ
１２  空気中二酸化炭素濃度センサ制御部
２０  石灰水供給部
２１  高濃度石灰水供給管
２２  高濃度石灰水タンク
２３  流量制御弁
２４  希釈水供給管
２５  希釈水タンク
２６  流量制御弁
２７  希釈制御部
３０  石灰水供給管
３０ａ  流量制御弁
３１  主ノズル用石灰水撹拌槽
３２  攪拌機
３３  残量センサ
３４  石灰水濃度センサ
３５  主ノズル用ポンプ
３５ａ  圧力調整部
３６  主ノズル用噴霧量調節部
３７  主ノズル用制御部
３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ  流量制御弁
３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄ  石灰水排出管
４０  石灰水供給管
４０ａ  流量制御弁
４１  上方補助ノズル用石灰水撹拌槽
４２  攪拌機
４３  残量センサ
４４  石灰水濃度センサ
４５  上方補助ノズル用ポンプ
４５ａ  圧力調整部
４６  上方補助ノズル用噴霧量調節部
４７  上方補助ノズル用制御部
４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄ  流量制御弁
４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄ  石灰水排出管
５０  石灰水供給管
５０ａ  流量制御弁
５１  下方補助ノズル用石灰水撹拌槽
５２  攪拌機
５３  残量センサ
５４  石灰水濃度センサ
５５  下方補助ノズル用ポンプ
５５ａ  圧力調整部
５６  下方補助ノズル用噴霧量調節部
５７  下方補助ノズル用制御部
５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄ  流量制御弁
５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、５９ｄ  石灰水排出管
６０  主ノズル傾斜角コントローラ
６１  上方補助ノズル傾斜角コントローラ
６２  下方補助ノズル傾斜角コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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