(57)【要約】【課題】中深層の海水中に放流された液体二酸化炭素の液滴について、浮上溶解する過程を正確に把握できる二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測装置を提供する。【解決手段】中深層の海水中に放流された液体二酸化炭素の液滴が浮上溶解する過程を観測する二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測装置１０が、海洋中層の海水中に略鉛直方向を向くよう固定設置されて二酸化炭素液滴Ｃの上昇経路を画成する筒状構造体２０と、二酸化炭素液滴Ｃを筒状構造体２０の下部開口から構造体内部海水中に放流する液滴放出装置３０と、筒状構造体２０の内部を上昇していく二酸化炭素液滴Ｃの浮上溶解過程を異なる水深位置で観測する複数の液滴観測装置４０とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中深層の海水中に放流された液体二酸化炭素の液滴が浮上溶解する過程を観測する二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測装置であって、
海洋中層の海水中に略鉛直方向を向くよう固定設置されて前記二酸化炭素液滴の上昇経路を画成する筒状構造体と、
前記二酸化炭素液滴を前記筒状構造体の下部開口から構造体内部海水中に放流する液滴放出装置と、
前記筒状構造体の内部を上昇していく前記二酸化炭素液滴の浮上溶解過程を異なる水深位置で観測する複数の液滴観測装置と、
を備えていることを特徴とする二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測装置。
【請求項２】
前記筒状構造体に前記二酸化炭素液滴の上昇経路断面積を狭める経路制限部を設け、該経路制限部の出口近傍に前記液滴観測装置を配置したことを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測装置。
【請求項３】
前記液滴観測装置に加えて、ｐＨセンサ及び二酸化炭素濃度センサの少なくとも１つを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測装置。
【請求項４】
中深層の海水中に放流された液体二酸化炭素の液滴が浮上溶解する過程を観測する二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測装置であって、
船舶から中深層の海水へ液体二酸化炭素を送り込むパイプに牽引されて異なる水深位置で曳航され、海水中で水平方向へ延在する略翼断面形状を有する複数の装置本体と、
前記パイプから放流されて海水中を上昇する前記二酸化炭素液滴が通過するよう前記装置本体を水深方向に貫通して形成された複数の開口部と、
前記装置本体内部に設置され、前記開口部の壁面に設けた可視化部を通して前記二酸化炭素液滴の浮上溶解過程を観測する液滴観測装置と、
を備えていることを特徴とする二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測装置。
【請求項５】
前記開口部に水平方向の幅を狭めたスリット部を設け、該スリット部の壁面に前記可視化部を設けて前記観測装置を配置したことを特徴とする請求項４に記載の二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測装置。
【請求項６】
中深層の海水中に放流された液体二酸化炭素の液滴が浮上溶解する過程を観測する二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測方法であって、
海洋中層の海水中に略鉛直方向を向くよう画成された上昇経路内に下方から前記二酸化炭素液滴を放流し、前記上昇経路内を上昇する前記二酸化炭素液滴の浮上溶解過程を異なる水深位置で観測することを特徴とする二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測方法。
【請求項７】
中深層の海水中に放流された液体二酸化炭素の液滴が浮上溶解する過程を観測する二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測方法であって、
船舶から中深層の海水へ液体二酸化炭素を送り込むパイプに牽引されて異なる水深位置を曳航され、略翼断面形状を有して海水中で水平方向へ延在する複数の装置本体に、前記パイプから放流されて海水中を上昇する前記二酸化炭素液滴が通過するよう水深方向に貫通させた複数の開口部を形成し、該開口部の壁面に設けた可視化部を通して前記二酸化炭素液滴の浮上溶解過程を観測することを特徴とする二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素の海洋隔離に係る二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測装置及び観測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地球温暖化ガスとしての二酸化炭素（ＣＯ２）は、大気中濃度の低減が求められている。
二酸化炭素の大気中濃度を低減する一方策としては、二酸化炭素を海洋の中深層へ溶解希釈する海洋隔離技術がある。二酸化炭素を大気から海洋へ隔離する方法としては、「貯蓄型」と「溶解拡散型」とが提案されている。
一方の貯蓄型は、二酸化炭素を液体の状態で深海底へ貯留する方法であり、海洋環境に及ぼす影響を特定の場所に局所化しようとするものである。
【０００３】
他方の溶解拡散型は、二酸化炭素を海水中に溶かし込んで溶解希釈し、広く拡散させて海水中の二酸化炭素濃度の上昇を抑制する方法である。この場合、二酸化炭素の希釈拡散による海水中の二酸化炭素濃度は、本来海水中に溶解している二酸化炭素濃度がある程度上昇するに留まるという考え方に基づいている。
このような溶解拡散型には、回収した二酸化炭素のガスをパイプラインで沿岸部の海水へ溶解希釈する方式と、航走船舶で移動しながら海洋の中深層へ二酸化炭素の液体を溶解希釈する移動船方式（Moving Ship方式）とがある。
【０００４】
このうち、航走船舶で移動しながら海洋の中深層へ二酸化炭素の液体を溶解希釈する移動船方式は、液体二酸化炭素を船舶からパイプにより水深１０００〜２５００ｍ程度の中深層まで送り込み、５〜２０ｍｍ程度の液滴にして海水中へ放出する。この二酸化炭素液滴は、放出された水深及びその周辺温度（海水温）において比重が軽く、従って、二酸化炭素液滴が海水中を５００〜１０００ｍ程度浮上していく過程で徐々に溶解することとなる。このため、海水の急激なｐＨ低下を生じないだけでなく、船舶が航行することにより広い海域へ溶解希釈されるので、この点でもｐＨの低下を抑えられる。
【０００５】
上述した移動船方式においては、二酸化炭素液滴の浮上溶解（溶解上昇距離）をできるだけ正確に把握することが初期希釈率の推定精度向上に重要である。
しかし、液体二酸化炭素の浮上溶解挙動を実験室内で確認するためには、深海を模擬した高圧・低温の環境下で実験することが必要となる。このような実験では、液滴の溶解によるサイズ変化等を計測するため、予想される溶解速度からみて、数十〜数百ｍの上昇距離を再現できる実験設備により観察（観測）する必要があり、このような実験設備を実際に建設することは極めて困難である。
【０００６】
二酸化炭素を深海中へ放出する装置及び方法に関する従来技術としては、簡易的かつ低コストの構成で少量から多量の液体二酸化炭素を深海中へ放出可能としたものが提案されている。（たとえば、特許文献１参照）
また、液滴挙動観察に有効と思われる従来技術としては、レーザービームを用いた水中懸濁物形状測定装置が知られている。（たとえば、特許文献２参照）
【特許文献１】特開２００４−１８８２４７号公報
【特許文献２】特開平４−５０７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
液体二酸化炭素の浮上溶解挙動に関する室内実験では、高温・低圧の環境を模擬した高圧容器内に下降流（循環流）を形成し、液滴浮上を相殺して液滴の溶解速度を計測した例が知られている。しかし、高圧容器内の閉鎖空間では、溶解した二酸化炭素の濃度が溶解速度に影響を及ぼす可能性があるといわれている。
このため、二酸化炭素液滴の浮上・溶解に関する挙動をより正確に観測するためには、実際の海洋中層で行うことが理想的である。
【０００８】
また、二酸化炭素液滴の浮上・溶解に関する挙動観測については、海底から自然に発生する液体二酸化炭素の液滴を有索式小型潜水艇（ＲＯＶ）で観測した例がある。しかし、ＲＯＶ等で浮上する液滴を追跡すると、観測装置が上昇する際の乱れにより液滴浮上に影響を与えるので、ターゲットとする液滴を見失う等の問題があり、従って、実際に計測を成功した例はない。
【０００９】
このような背景から、二酸化炭素を海洋の中深層へ溶解希釈して隔離する海洋隔離技術においては、海水中に放流された液体二酸化炭素の液滴が浮上溶解する過程を正確に把握でき、初期希釈率の推定精度向上に貢献する二酸化炭素液滴溶解挙動の観測技術が求められている。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、中深層の海水中に放流された液体二酸化炭素の液滴について、浮上溶解する過程を正確に把握できる二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測装置及び観測方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測装置（第１の態様）は、中深層の海水中に放流された液体二酸化炭素の液滴が浮上溶解する過程を観測する二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測装置であって、海洋中層の海水中に略鉛直方向を向くよう固定設置されて前記二酸化炭素液滴の上昇経路を画成する筒状構造体と、前記二酸化炭素液滴を前記筒状構造体の下部開口から構造体内部海水中に放流する液滴放出装置と、前記筒状構造体の内部を上昇していく前記二酸化炭素液滴の浮上溶解過程を異なる水深位置で観測する複数の液滴観測装置と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１１】
このような二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測装置によれば、海洋中層の海水中に略鉛直方向を向くよう固定設置されて二酸化炭素液滴の上昇経路を画成する筒状構造体と、二酸化炭素液滴を筒状構造体の下部開口から構造体内部海水中に放流する液滴放出装置と、筒状構造体の内部を上昇していく二酸化炭素液滴の浮上溶解過程を異なる水深位置で観測する複数の液滴観測装置とを備えているので、海洋内の流れや浮上過程で液滴自体が形成する乱れの影響を受けても、二酸化炭素液滴を見失うことなく浮上溶解過程を確実に観測することができる。
【００１２】
上記の発明において、前記筒状構造体に前記二酸化炭素液滴の上昇経路断面積を狭める経路制限部を設け、該経路制限部の出口近傍に前記液滴観測装置を配置することが好ましく、これにより、液滴観測装置にカメラ等を使用する場合には、液滴通過位置を限定して液滴計測誤差を抑えることができる。
【００１３】
上述した発明において、前記液滴観測装置は、ｐＨセンサ及び二酸化炭素濃度センサの少なくとも１つを備えていることが好ましく、これにより、二酸化炭素が溶け込むことで変化する筒状構造体内部の海水については外部海水に希釈されることがないので、ｐＨや二酸化炭素濃度を直接計測することができる。
【００１４】
本発明に係る二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測装置（第２の態様）は、中深層の海水中に放流された液体二酸化炭素の液滴が浮上溶解する過程を観測する二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測装置であって、船舶から中深層の海水へ液体二酸化炭素を送り込むパイプに牽引されて異なる水深位置で曳航され、海水中で水平方向へ延在する略翼断面形状を有する複数の装置本体と、前記パイプから放流されて海水中を上昇する前記二酸化炭素液滴が通過するよう前記装置本体を水深方向に貫通して形成された複数の開口部と、前記装置本体内部に設置され、前記開口部の壁面に設けた可視化部を通して前記二酸化炭素液滴の浮上溶解過程を観測する液滴観測装置と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１５】
このような二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測装置によれば、船舶から中深層の海水へ液体二酸化炭素を送り込むパイプに牽引されて異なる水深位置で曳航され、海水中で水平方向へ延在する略翼断面形状を有する複数の装置本体と、パイプから放流されて海水中を上昇する二酸化炭素液滴が通過するよう装置本体を水深方向に貫通して形成された複数の開口部と、装置本体内部に設置され、開口部の壁面に設けた可視化部を通して二酸化炭素液滴の浮上溶解過程を観測する液滴観測装置とを備えているので、曳航される装置本体を常に液滴上昇軌跡の中に配置し、上昇する二酸化炭素液滴が開口部を通過する様子を容易に観測することができる。なお、曳航される装置本体の位置については、牽引ワイヤの長さにより調整可能である。
【００１６】
上記の発明において、前記開口部に水平方向の幅を狭めたスリット部を設け、該スリット部の壁面に前記可視化部を設けて前記液滴観測装置を配置することが好ましく、これにより、液滴観測装置にカメラ等を使用する場合には、液滴通過位置を限定して液滴計測誤差を抑えることができる。
【００１７】
本発明に係る二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測方法（第１の態様）は、中深層の海水中に放流された液体二酸化炭素の液滴が浮上溶解する過程を観測する二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測方法であって、海洋中層の海水中に略鉛直方向を向くよう画成された上昇経路内に下方から前記二酸化炭素液滴を放流し、前記上昇経路内を上昇する前記二酸化炭素液滴の浮上溶解過程を異なる水深位置で観測することを特徴とするものである。
【００１８】
このような二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測方法によれば、海洋中層の海水中に略鉛直方向を向くよう画成された上昇経路内に下方から二酸化炭素液滴を放流し、上昇経路内を上昇する二酸化炭素液滴の浮上溶解過程を異なる水深位置で観測するので、海洋内の流れや浮上過程で液滴自体が形成する乱れの影響を受けても、二酸化炭素液滴を見失うことなく浮上溶解過程を確実に観測（観察）することができる。この場合、浮上溶解過程の観測は、液滴径、液滴浮上速度、海水のｐＨ及び海水の二酸化炭素濃度のうち、少なくとも１つを計測すればよい。
【００１９】
本発明に係る二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測方法（第２の態様）は、中深層の海水中に放流された液体二酸化炭素の液滴が浮上溶解する過程を観測する二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測方法であって、船舶から中深層の海水へ液体二酸化炭素を送り込むパイプに牽引されて異なる水深位置を曳航され、略翼断面形状を有して海水中で水平方向へ延在する複数の装置本体に、前記パイプから放流されて海水中を上昇する前記二酸化炭素液滴が通過するよう水深方向に貫通させた複数の開口部を形成し、該開口部の壁面に設けた可視化部を通して前記二酸化炭素液滴の浮上溶解過程を観測することを特徴とするものである。
【００２０】
このような二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測方法によれば、船舶から中深層の海水へ液体二酸化炭素を送り込むパイプに牽引されて異なる水深位置を曳航され、略翼断面形状を有して海水中で水平方向へ延在する複数の装置本体に、前記パイプから放流されて海水中を上昇する前記二酸化炭素液滴が通過するよう水深方向に貫通させた複数の開口部を形成し、該開口部の壁面に設けた可視化部を通して前記二酸化炭素液滴の浮上溶解過程を観測するので、曳航される装置本体を常に液滴上昇軌跡の中に配置し、上昇する二酸化炭素液滴が開口部を通過する様子を容易に観測（観察）することができる。なお、曳航される装置本体の位置については、牽引ワイヤの長さにより調整可能である。この場合、浮上溶解過程の観測は、液滴径及び液滴浮上速度のいずれか一方を計測すればよい。
【発明の効果】
【００２１】
上述した本発明によれば、中深層の海水中に放流された二酸化炭素の液滴について、浮上溶解する過程を正確に把握できるようになる。この結果、実際の海洋中層で二酸化炭素液滴の浮上・溶解に関する理想的な実験を行い、その挙動をより正確に観測することが可能になる。すなわち、二酸化炭素を海洋の中深層へ溶解希釈して隔離する海洋隔離技術において、海水中に放流された液体二酸化炭素の液滴が浮上溶解する過程を正確に把握できるようになり、初期希釈率の推定精度向上に顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測装置及び観測方法の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図８は、航走船舶で移動しながら海洋の中深層へ二酸化炭素の液体を溶解希釈する移動船方式を示しており、液体二酸化炭素を船舶ＳからパイプＰにより中心層（水深Ｄが１０００〜２５００ｍ程度）まで送り込み、液体二酸化炭素を５〜２０ｍｍ程度の液滴にして放出ノズルＮから海水中へ放出する。この二酸化炭素液滴Ｃは、放出された水深及びその周辺温度（海水温）において比重が軽いため、二酸化炭素液滴Ｃが海水中を５００〜１０００ｍ程度浮上していく過程で徐々に溶解していく。
上述した移動船方式のように、海洋の中深層へ二酸化炭素液滴を放流した場合、二酸化炭素液滴Ｃの浮上溶解挙動を正確に把握することが求められる。
【００２３】
＜第１の実施形態＞
二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測装置及び観測方法について、第１の実施形態を図１から図４に基づいて説明する。
図１及び図２に示す浮上溶解挙動観測装置（以下、「挙動観測装置」と呼ぶ）１０は、中深層の海水中に放流された液体二酸化炭素の液滴が浮上溶解する過程を観測する装置であり、海洋中層の海水中に略鉛直方向を向くよう固定設置されて二酸化炭素液滴Ｃの上昇経路を画成する筒状構造体２０と、二酸化炭素液滴Ｃを筒状構造体２０の下部開口から構造体内部海水中に放流する液滴放出装置３０と、筒状構造体２０の内部を上昇していく二酸化炭素液滴Ｃの浮上溶解過程を異なる水深位置で観測する複数の液滴観測装置４０とを備えている。
【００２４】
筒状構造体２０は、たとえば円形断面を有する全長Ｌの筒状部材であり、二酸化炭素液滴Ｃが海水中を浮上していく上昇経路を画成する。筒状構造体２０の一端部側は、たとえば中深層の海底１に設けたアンカー２に対して係留ケーブル３を介して固定支持されている。さらに、筒状構造体２０の他端部側は、水中のブイ（浮力体）４に係留ケーブル５を介して支持されている。この結果、筒状構造体２０は、ブイ４による中性浮力を受けて、中深層の海中に略鉛直方向を向くように直立して固定設置される。一般に、海洋の中深層では潮流が非常に小さいため、中性浮力を保てば、筒状構造体２０の強度が大きな問題となることはない。
【００２５】
上述した筒状構造体２０は、鉛直（水深）方向の上下両端が開口しているので、構造体の内外圧がバランスしている。このため、筒状構造体２０には耐圧の問題がなく、たとえばビニール製やプラスチック製の構造体を使用することも可能であり、透明素材の選択も可能になるなど自由度は高い。
なお、筒状構造体２０は、観測目的等の諸条件にもよるが、二酸化炭素液滴Ｃの浮上過程を観測するためには、直径１ｍ程度の円形断面を有し、全長Ｌを数１０〜数１００ｍ程度としたものが必要になる。
【００２６】
液滴放出装置３０は、筒状構造体２０の下端部にある下部開口から二酸化炭素液滴Ｃを放流して構造体内部を上昇させる装置である。この液滴放出装置３０は、液体二酸化炭素の貯蔵タンク３１と、貯蔵タンク３１内の液体二酸化炭素を送出するポンプ３２と、液体二酸化炭素液滴Ｃを筒状構造体２０の下部開口へ放流するノズル３３とを備えている。
この液滴放出装置３０では、図示しないバッテリ等の電源によりポンプ３２を駆動することにより、貯蔵タンク３１内に貯蔵されている液体二酸化炭素がノズル３３へ送出される。ノズル３３は、液体二酸化炭素を二酸化炭素液滴Ｃにして少量ずつ放流する。なお、放流された二酸化炭素液滴Ｃは、所定の径を有するものとなる。
【００２７】
液滴観測装置４０は、液滴放出装置３０から放流され、筒状構造体２０の内部を上昇して溶解希釈する二酸化炭素液滴Ｃの様子を観測する装置であり、たとえば水中カメラや水中照明装置等の水中撮影装置を備えている。この液滴観測装置４０は、筒状構造体２０の内部映像を撮影して観測できるように、筒状構造体２０の鉛直方向に適当な間隔を設けて複数台取り付けられている。すなわち、液滴観測装置４０は、鉛直方向に直立する筒状構造体２０の内部を上昇していく液体二酸化炭素液滴Ｃの状態変化を観測するため、異なる水深位置に複数台設置されている。
【００２８】
このように構成された挙動観測装置１０では、二酸化炭素液滴Ｃが筒状構造体２０により画成された上昇経路を通って浮上溶解するので、海洋内の流れや浮上過程で液滴自体が形成する乱れの影響を受けても、観測対象の二酸化炭素液滴Ｃを見失うことはない。すなわち、観測対象となる二酸化炭素液滴Ｃの浮上は、直径を１ｍ程度とした筒状構造体２０の内部を上昇していくので、液滴観測装置４０の観測範囲から外れて見失うようなことはなく、従って、二酸化炭素液滴Ｃの浮上溶解過程を確実に観測することができる。
【００２９】
上述した挙動観測装置１０は、以下に説明する二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測方法により、二酸化炭素液滴Ｃが浮上溶解する過程（挙動）を観測することができる。
この挙動観測方法では、筒状構造物２０によって海洋中層の海水中に略鉛直方向を向くよう画成された上昇経路内に、筒状構造物２０の下方にある開口から二酸化炭素液滴Ｃを放流する。筒状構造物２０内に放流された二酸化炭素液滴Ｃは、構造物内の上昇経路を上昇して浮上溶解する二酸化炭素液滴Ｃについて、その浮上溶解過程を異なる水深位置に設置された液滴観測装置４０で観測する。
【００３０】
上述した液滴観測装置４０は、二酸化炭素液滴Ｃの液滴径や浮上速度が深度とともに変化する様子を撮影する。そして、この映像を分析することにより、海洋中層を浮上しながら溶解する二酸化炭素液滴Ｃの溶解速度を計測することができる。
溶解速度の計測は、液滴観測装置４０の映像から液滴径の変化を測定して得ることができる。しかし、映像から液滴径を正確に測定することが困難な場合には、同じく映像から得られる二酸化炭素液滴Ｃの浮上速度に基づいて液滴径を推定することができる。なお、映像から浮上速度を得ることは、映像から液滴径を測定することと比較して、容易かつ正確である。
【００３１】
二酸化炭素液滴Ｃの浮上速度に基づいて液滴径を推定する場合、たとえば図３に示すように、「財団法人  地球環境産業技術研究機構」より報告されている「平成１０年度地球環境産業技術研究開発事業  新エネルギー・産業技術総合開発機構委託  二酸化炭素の海洋隔離に伴う環境影響予測技術研究開発（ＣＯ２放流点周辺域の環境影響予測技術の開発並びに研究支援調査）  成果報告書  平成１１年３月」に開示されている室内実験データが用いられる。この室内実験データは、二酸化炭素液滴Ｃの等価直径と、二酸化炭素液滴Ｃの上昇速度（終末速度）との関係を示している。従って、液滴観察装置４０の画像から二酸化炭素液滴Ｃの浮上速度が分かれば、この浮上速度に対応する二酸化炭素液滴Ｃの等価直径を推定することができる。すなわち、液滴観測装置４０は、異なる水深位置に複数設置されているので、各水深位置における液滴径を推定することにより、洋中層を浮上しながら溶解する二酸化炭素液滴Ｃの溶解速度を得ることができる。
【００３２】
また、液滴観測装置４０は、上述した水中カメラに限定されることはなく、たとえば海水のｐＨや海水の二酸化炭素濃度を計測するセンサとしてもよい。この場合、二酸化炭素液滴Ｃが溶解した海水は、筒状構造体２０の外部海水との混合により希釈されることがないないので、海水のｐＨまたは二酸化炭素濃度の変化から、二酸化炭素液滴Ｃの溶解速度を得ることができる。
従って、液滴観測装置４０については、水中カメラ等の水中撮影装置、ｐＨセンサ及び二酸化炭素濃度センサの内、少なくとも１つを備えていればよい。
【００３３】
このような二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測方法によれば、海洋中層の海水中に略鉛直方向を向くよう画成された上昇経路内に下方から二酸化炭素液滴Ｃを放流し、上昇経路内を上昇する二酸化炭素液滴Ｃの浮上溶解過程を異なる水深位置で観測するので、海洋内の流れの影響を受けることはない。また、二酸化炭素液滴Ｃの浮上過程で液滴自体が形成する乱れの影響を受けても、上昇経路が限定されているため二酸化炭素液滴Ｃを見失うことはなく、従って、浮上溶解過程を確実に観測することができる。
そして、二酸化炭素液滴Ｃの浮上溶解過程は、液滴径、液滴浮上速度、海水のｐＨ及び海水の二酸化炭素濃度のうち、少なくとも１つを計測すれば、洋中層を浮上しながら溶解する二酸化炭素液滴Ｃの溶解速度を得ることができる。
【００３４】
図４は、上述した実施形態の第１変形例を示しており、筒状構造体２０の内部に二酸化炭素液滴Ｃの上昇経路断面積を狭める経路制限部２１が設けられている。この経路制限部２１は、観測装置４０が水中カメラや水中照明装置を備えた水中撮影装置である場合、筒状構造体２０の円形断面に広がって浮上する二酸化炭素液滴Ｃの通過位置を限定して液滴計測誤差を抑えるものである。すなわち、経路制限部２１の出口と観測装置４０の撮影位置との距離が、略一定になるよう二酸化炭素液滴Ｃの流路を限定するものである。
【００３５】
水中カメラによる撮影では、カメラ前方を通過する二酸化炭素液滴Ｃの位置により、同じ液滴径でも大きく見えたり小さく見えたりする場合があり、液滴径計測の誤差となる。従って、観測装置４０を経路制限部２１の出口近傍に設置して撮影するようにすれば、カメラから二酸化炭素液滴Ｃまでの距離が略均一になるので、液滴径の測定誤差は小さくなる。すなわち、観測装置４０にカメラ等を使用する場合には、液滴通過位置を限定することにより液滴計測誤差を抑えることができる。
なお、経路制限部２１の設置により、二酸化炭素液滴Ｃの通過順序には多少の変動が生じるものの、予め誤差を計測しておくことで補正が可能である。
【００３６】
＜第２の実施形態＞
二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測装置及び観測方法について、第２の実施形態を図５から図７に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付してあり、その詳細な説明は省略する。
この実施形態では、挙動観測装置５０が、船舶Ｓから中深層の海水へ液体二酸化炭素を送り込むパイプＰに牽引されて異なる水深位置で曳航され、海水中で水平方向へ延在する略翼断面形状を有する複数の装置本体５１と、パイプＰから放流されて海水中を上昇する二酸化炭素液滴Ｃが通過するよう装置本体５１を水深方向に貫通して形成された複数の開口部５２と、装置本体５１の内部に設置され、開口部５２の壁面５３に設けた可視化部を通して二酸化炭素液滴Ｃの浮上溶解過程を観測する液滴観測装置６０とを備えている。
【００３７】
装置本体５１は、たとえば図７に示すように、牽引ケーブル６を介して船舶ＳのパイプＰに連結されている。図示の例では、水深位置が異なる位置で牽引される２台の装置本体５１を備えている。また、装置本体５１は流体抵抗の小さい翼断面形状を有し、水中で略水平状態を維持しながらパイプＰに牽引されるようになっている。なお、水深位置の異なる２台の装置本体５１は、船舶Ｓ及びパイプＰが前進移動するので、この移動に伴って放出ノズルＮから放流された二酸化炭素液滴Ｃが上昇する軌跡を考慮すると、牽引ケーブル６の長さは異なるものとなる。
【００３８】
装置本体５１には、たとえば牽引ケーブル６を中心として左右対称に一対の開口部５２が貫通して設けられている。この開口部５２は、二酸化炭素液滴Ｃが上昇浮上して通過する通路となる。
開口部５２の壁面５３には、装置本体５１の内部に設置された液滴観測装置６０により二酸化炭素液滴Ｃの様子を撮影して観測できるように、図示しない可視化部が設けられている。
【００３９】
液滴観察装置６０は、水中カメラ６１と、制御装置６２と、水中ライト６３とを具備して構成される。また、図示の液滴観察装置６０は、水圧計６４を備えている。
水中カメラ６１は、可視化部を通して開口部５１を通過する二酸化炭素液滴Ｃの様子を撮影するものである。
制御装置６２は、水中カメラ６１及び水中ライト６３等を含む装置全体の電源装置、画像データ及び水圧データ等の計測データを記録する記憶装置、液滴観察装置全体の動作を制御する制御部等を備えている。
水圧計６４は、撮影時の水深によって異なる水圧を同時に計測するものである。
【００４０】
このように構成された挙動観測装置５０によれば、移動船方式の二酸化炭素起用隔離において、実際に放出ノズルＮから中深層へ二酸化炭素液滴を放流し、その挙動を観測することができる。すなわち、パイプＰに曳航される装置本体５１を常に液滴上昇軌跡の中に配置し、上昇する二酸化炭素液滴Ｃが開口部５２を通過する様子を液滴観察装置６０の水中カメラ６１で撮影して容易に観測することができる。なお、曳航される装置本体５１の位置については、牽引ワイヤ６の長さにより調整可能である。
また、上述した挙動観測装置５０は、パイプＰに曳航されるため、常に二酸化炭素液滴Ｃが上昇する軌跡の中に配置されており、従って、上昇する二酸化炭素液滴Ｃの挙動観測が容易になる。しかも、挙動観測装置５０は、推進装置が不要であるから、安価に製作できるという利点もある。
【００４１】
また、この場合の開口部５２についても、図示は省略したものの、開口部５２の水平方向幅を狭めたスリット部を設けることが望ましい。このスリット部は、上述した第１の実施形態と同様に、液滴通過位置を限定して撮影できるので、液滴観測装置６０の水中カメラ６１により撮影した液滴径の測定誤差を低減することができる。
【００４２】
上述した挙動観測装置５０は、以下に説明する二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測方法により、二酸化炭素液滴Ｃが浮上溶解する過程（挙動）を観測することができる。
この挙動観測方法は、船舶Ｓから中深層の海水へ液体二酸化炭素を送り込むパイプＰに牽引されて異なる水深位置を曳航され、略翼断面形状を有して海水中で水平方向へ延在する複数の装置本体５１に、パイプＰから放流されて海水中を上昇する二酸化炭素液滴Ｃが通過するよう水深方向に貫通させた複数の開口部５２を形成してあり、開口部５２の壁面５３に設けた可視化部を通して二酸化炭素液滴Ｃの浮上溶解過程を観測する。
【００４３】
このような二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観測方法によれば、曳航される装置本体５１を常に液滴上昇軌跡の中に配置し、上昇する二酸化炭素液滴Ｃが開口部５２を通過する様子を容易に観測することができる。なお、曳航される装置本体５１の位置については、牽引ワイヤ６の長さにより調整可能である。この場合においても、浮上溶解過程の観測は、上述した第１の実施形態と同様に、液滴径及び液滴浮上速度のいずれか一方を計測すればよい。
【００４４】
上述した本発明によれば、中深層の海水中に放流された二酸化炭素の液滴について、浮上溶解する過程を正確に把握できるようになる。この結果、実際の海洋中層で二酸化炭素液滴の浮上・溶解に関する理想的な実験を行い、その挙動をより正確に観測することが可能になり、二酸化炭素を海洋の中深層へ溶解希釈して隔離する海洋隔離技術において、海水中に放流された液体二酸化炭素の液滴が浮上溶解する過程を正確に把握できるようになる。従って、二酸化炭素液滴の初期希釈率については、その推定精度を向上させることができる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観察装置及び観察方法について、第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の液滴観測装置が浮上溶解する二酸化炭素液滴を撮影している状態を示す図である。
【図３】二酸化炭素液滴について、等価直径（ｍｍ）と終末速度（ｃｍ／ｓｅｃ）との間系を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る第１変形例を示す要部の断面図である。
【図５】本発明に係る二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観察装置及び観察方法について、第２の実施形態を示す要部の斜視図である。
【図６】図５の装置本体内に設置された液滴観察装置に係る構成図である。
【図７】本発明に係る二酸化炭素液滴の浮上溶解挙動観察装置及び観察方法について、全体構成を示す説明図である。
【図８】二酸化炭素を海洋の中深層へ溶解希釈する海洋隔離技術において、移動船方式を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０，５０    浮上溶解挙動観測装置（挙動観測装置）
２０    筒状構造体
２１    経路制限部
３０    液滴放出装置
４０，６０    液滴観測装置
５１    装置本体
５２    開口部
５３    壁面
【図１】
2010012396.tif 000003
【図２】
2010012396.tif 000004
【図３】
2010012396.tif 000005
【図４】
2010012396.tif 000006
【図５】
2010012396.tif 000007
【図６】
2010012396.tif 000008
【図７】
2010012396.tif 000009
【図８】
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