(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放流管を海中に吊り下げた船を航走して前記放流管を傾斜させて曳航しながら、液体二酸化炭素を前記放流管に送り込んで放流管から海中へ放流する放流装置において、
前記放流管の周壁には送り込まれた液体二酸化炭素を海中に放流する複数の放流孔が形成され、且つ少なくとも前記放流管が傾斜した状態で船航走方向前面側半分となる周壁部分の外表面に、この周壁部分に形成された各放流孔の開口を囲んで外側に突出する突出縁が形成されていることを特徴とする二酸化炭素を海洋へ希釈放流する装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回収した二酸化炭素を海中に放流して海水に溶し込む二酸化炭素を海洋へ希釈放流する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、地球温暖化が大きな問題となっており、これに伴い地球規模での気候変動を引き起こす可能性があると指摘される温室効果をもった二酸化炭素（ＣＯ２  ）の大気中における濃度の上昇を抑えることが特に重要となってきている。そして、この対策のひとつとして火力発電所などで排出される燃焼排ガス中の二酸化炭素を回収して海洋へ送り込むことによって、長期に亘って二酸化炭素を大気から隔離する構想が提案されているが、その成立にあたっては二酸化炭素を送り込む海洋において新たな環境影響を引き起こさないようにすることが必要となっている。
【０００３】
二酸化炭素送り込みによる海洋環境への影響を小さくするシステムとして、次に述べる２種類のシステムが提案されている。その一つは貯蓄型と称されるもので、二酸化炭素を深海底のくぼみのような場所に集中して溜めることにより影響範囲を特定の場所に限定して局所化しようとする方法である。
【０００４】
もう一つのシステムは、溶解拡散型と称されるもので、二酸化炭素を海水中に溶し込んで薄く希釈し広く拡散させて海水中の二酸化炭素の濃度の上昇を抑制しようとする方法であり、本来海水中に溶解している二酸化炭素の濃度がある程度上昇するにとどまるという考え方に基くものである。
【０００５】
この溶解拡散型における具体的な方法として、船舶により液体二酸化炭素の放流点を移動させて海中の中層にて液体二酸化炭素を放流する中層希釈放流方式が挙げられている。この方式について図４ないし図６を参照して説明する。図４は中層希釈放流方式のシステムを模式的に示す説明図、図５（ａ）は同方式における放流装置を模式的に示す説明図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＸ部を拡大して示す図、図６は二酸化炭素を放流管から放流して形成された液滴の状態を示す説明図である。
【０００６】
この中層希釈放流方式は、陸上プラント１で燃焼排ガスから分離、回収した二酸化炭素を液化し、その液化ガスを貯溜タンク２ａに充填して液化ガス運搬船２にて所定の海域まで海上輸送し、そこで貯溜タンク２ａの内部の液体二酸化炭素を作業船３に搭載した貯溜タンク３ａに移し替える。液体二酸化炭素は例えば圧力が６ａｔｍ、温度が−５５℃とする。図７は二酸化炭素の相状態を示す線図であるが、この線図で判るように前記６ａｔｍ、温度を−５５℃は液体二酸化炭素を経済的に得ることができる条件である。作業船３は深さ２０００ｍないし２５００ｍの海中に吊り下げる大変長い鋼管などからなる放流管４を備え、この放流管４は下端面が閉塞されるとともに下端部の周壁には複数の放流孔５が上下方向に間隔を存して同列に並べて形成されている。そして、液体二酸化炭素を貯溜タンク３ａから放流管４に送り込んで放流管４の下端部に上下方向に並んで形成した複数個の放流孔５から海中に放流する。作業船３は放流管４の孔５から液体二酸化炭素を海中に放流しつつ前進することにより、液体二酸化炭素の放流点を局所に限定せず移動させて液体二酸化炭素の希釈を増進させている。なお、運搬船２と作業船３とは別なものであっても、また両者が兼用するものであっても良い。ＳＬは海面である。
【０００７】
放流管４から放流された液体二酸化炭素の状態は、現状の知見から次のように想定される。放流管４の孔５から海中へ放流された液体二酸化炭素６はすぐに海水に溶け込んでしまわないで、放流管４が後流に生成して残して行く渦８による変動流場９の中で多数の液滴７となって分散してほぼ均一に海水と混合される。放流管４は作業船３の航走により海水の抵抗を受けて海流との相対的な流速によって船航走方向に向かって後面側へ傾斜し、その背後に軸線とほぼ平行な回転軸をもつ後流渦を連続的に生成しながら進んでいく。渦８のパターンは放流管の形状、表面の状態および寸法や移動速度などの条件によって異なるが、外径数１０ｃｍの管が数ノットの速度で進む場合には、通常進行方向に向かって管左右両側から入れ替わり渦が発生して変動流場９を後に残していき、その中で液体二酸化炭素と海水とが混合すると考えられる。
【０００８】
そして、液体二酸化炭素の液滴７は放流管４の後流からさらに周辺の海水に溶け込みながら緩やかに海水中を上昇していく。すなわち、液体二酸化炭素の液滴７は海水中を上昇しながら海水に溶け込んでいくことによって直径が小さくなっていく。そして、液滴７がある高さまで上昇する過程で液体二酸化炭素は全て海水中に溶け込んでしまい液滴７が消滅する。
【０００９】
中層希釈放流方式は、海面から約２０００ｍないし２５００ｍの深さ（中層）の海中で液体二酸化炭素の放流を行うものである。すなわち、２０００ｍより上層の海中で液体二酸化炭素の放流を行うと、放流された液体二酸化炭素が全て海水に溶け込まない内に液滴が海面に達する可能性があり、約２０００ｍないし２５００ｍの深さの海中で液体二酸化炭素の放流を行なうと液滴が海面に達する前に全ての液体二酸化炭素を海水に溶け込ませることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このように中層希釈放流方式を採用した放流装置は、液体二酸化炭素を海洋へ放流して隔離する上で大変有望な装置と考えられているが、この放流装置には次に述べる問題がある。
【００１１】
中層希釈放流方式において、海面から約２０００ｍないし２５００ｍの深さ（中層）の海中で放流した液体二酸化炭素の液滴が海面に達する前に全ての液体二酸化炭素を海水に溶け込ませるようにするためには、液体二酸化炭素を放流した時に生成される液滴の直径を液滴の上昇距離を見込んで必要な大きさに整えておくことが必要である。このため、必要とする大きさの液滴を発生させるように放流孔５の直径を設定している。
【００１２】
ところで、現在提案されている放流管は、放流管３を形成した周壁の外表面は均一な円弧面となっている。しかし、この放流管を傾斜した状態で液体二酸化炭素の蒸留を行なう場合、実験結果によれば図８に示すように放流管４が傾斜した状態で船航走方向後面側半分（上面側半分）の周壁部分４ｂに形成された放流孔５から放流される液体二酸化炭素６は充分な液滴７となって海中へ分散して上昇する。ところが、放流管４が傾斜した状態で船航走方向前面側半分（下面側半分）となる周壁部分４ａに形成された放流孔５から放流される液体二酸化炭素６は、その液滴が充分発達する前に放流孔５に開口から直接放流管４の外表面に沿って流れ始め、放流管４の船航走方向後面側半分（上面側半分）の周壁部分の外表面から液滴７となって上昇する。これは液滴の浮力や液滴が物体に沿って流れようとする性質の影響によるものと考えられる。
【００１３】
そうすると、放流管４が傾斜した状態で船航走方向前面側半分（下面側半分）となる周壁部分４ａに形成された多数の放流孔５から放流される液体二酸化炭素が合流して大きな液滴７Ａとなり、予定した必要な大きさの液滴が得られないことが想定される。
【００１４】
本発明は前記事情に基いてなされたもので、傾斜した状態の放流管における放流孔の位置にかかわらず放流した液体二酸化炭素の液滴の大きさを整えることができ良好な放流を行なえる二酸化炭素を海洋へ希釈放流する装置を提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の二酸化炭素を海洋へ希釈放流する装置は、放流管を海中に吊り下げた船を航走して前記放流管を傾斜させて曳航しながら、液体二酸化炭素を前記放流管に送り込んで放流管から海中へ放流する放流装置において、
前記放流管の周壁には送り込まれた液体二酸化炭素を海中に放流する複数の放流孔が形成され、且つ少なくとも前記放流管が傾斜した状態で船航走方向前面側半分となる周壁部分の外表面に、この周壁部分に形成された各放流孔の開口を囲んで外側に突出する突出縁が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態について図１および図２を参照して説明する。
【００１７】
図１はこの実施の形態にかかわる放流装置を模式的に示す図、図２（ａ）はこの放流装置における放流管の液体二酸化炭素放流部を示す拡大して模式的に示す図、図２（ｂ）は図２（ａ）Ｚ−Ｚ線に沿う断面図である。本発明は、前述した図４ないし図６にて示す液体二酸化炭素を中層希釈放流方式により海洋へ放流する装置を対象とするものであり、図１において図５と同じ部分は同じ符号を付して示している。図中３は作業船、３ａは作業船３に搭載された液体二酸化炭素を貯溜するタンク、４は作業船３に取付けられて海中に吊り下げられタンク３ａに貯溜された液体二酸化炭素を上端から送り込んで流して海中へ放出する放流管である。
【００１８】
本発明では放流管４の下端部に液体二酸化炭素を放出するために次に述べる構成を採用している。放流管４は断面が円形をなすとともに、作業船３から深さ２０００ｍないし２５００ｍの海中に吊り下げられて作業船３の航走により曳航されることが可能な長さを有している。放流管４の下端部の周壁部には軸線方向所定長さの範囲に円周方向全体にわたって多数の放流孔５が形成している。なお、海面から約２０００ｍないし２５００ｍの深さ（中層）の海中で放流した二酸化炭素の液滴が上昇して海面に達する前に全ての二酸化炭素を海水に溶け込ませるために放流時に必要な大きさの液滴を得るように放流孔５の直径の大きさを設定している。例えば液滴直径５〜１５ｍｍで放出するために、放流孔５の直径を３〜１０ｍｍ（放流管４の直径が数１０ｃｍ）とする。
【００１９】
そして、本発明では、放流管４において放流管４が作業船３に曳航されて傾斜した状態で船航走方向前面側半分（下面側半分）４ａとなる周壁部分の外表面には、この周壁部分に形成された各放流孔５の開口を囲んで外側に突出する突出縁１１が夫々設けられている。この突出縁１１は、放流管４が作業船３に曳航されて傾斜した状態で放流孔５から液体二酸化炭素を放流する際に液体二酸化炭素の液滴７が放流管４の外表面に沿って移動することを防止するためのもので、その突出縁１１の外表面からの高さは放流孔５の開口から放流された液体二酸化炭素の液滴７が放流管４の外表面から離れて海水中に移動することが高さである。各突出縁１１の高さは一定に揃えている。なお、放流管４は鋼管などからなるもので、突出縁１１は例えば放流管４を製造する時に一体に形成する、あるいはリング形をなす部材を放流管４に固着して設けている。
【００２０】
このように構成した放流装置では、作業船３を航走して放流管４を曳航すると、放流管４は海水の抵抗を受けて船航走方向Ａの後面側へ向けて傾斜する（船航走方向）。作業船３に搭載したタンク３ａに貯溜された液体二酸化炭素を放流管４の上端から内部に送り込むと、液体二酸化炭素は放流管４の内部を流れて下端部に達して下端部に形成された放流孔５から海水中へ放流される。
【００２１】
ここで、作業船３に曳航されて傾斜した放流管４の船航走方向後面側半分（上面側半分）４ｂとなる周壁部分に位置する各放流孔５から放流された液体二酸化炭素６は、その上面側が海水であるためにそのまま良好に液滴７となって海水中に分散して上昇していく。一方、作業船３に曳航されて傾斜した放流管４の船航走方向前面側半分（上面側半分）４ａとなる周壁部分に位置する各放流孔５から放流される液体二酸化炭素６は、まず放流孔５の開口を通過し、さらに放流孔５の開口を囲んで周壁部分外表面から必要な高さをもって突出して設けた突出縁１１を通過して、その後に海水中に入って移動して分散する。すなわち、液体二酸化炭素は周壁部分外表面から必要な高さをもって突出する突出縁１１の先端から海水中へ放流される。すなわち、液体二酸化炭素は液滴が十分に発達しない段階で放流孔５の開口から直接周壁部分外表面に沿って上側へ移動するのではなく、周壁部分外表面から突出縁１１の高さだけ離れた位置から海水中に放流される。
【００２２】
従って、作業船３に曳航されて傾斜した放流管４の船航走方向Ａ前面側半分（上面側半分）４ａとなる周壁部分に位置する各放流孔５から放流される液体二酸化炭素は、夫々各放流孔５毎に独立して充分に液滴７となって海中に分散して上昇してゆく。このようにして液体二酸化炭素を放流管４の各放流孔５から予め予定した中層の海中で希釈する上で必要とする大きさの直径に揃えた液滴として良好に放流することができ、この結果液滴７を中層の海中で良好に希釈することができる。
【００２３】
なお、放流管４の外表面に放流孔５の開口を囲んで設ける突出縁の形態は前述した実施の形態に限定されず、種々変形して実施することができる。図３は突出縁の他の形態を示しており、図３（ａ）は放流管における放流孔形成部を拡大して示す図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。この図３は放流管４における放流孔形成部の下部は前述した図２に示す高さの突出縁１１を設けてあり、放流孔形成部の上部は高さが突出縁１１より高い突出縁１１Ａを設けている。
【００２４】
このように突出縁の高さは必要に応じて放流孔形成部として変更することが可能であり、また図３に示すように放流孔形成部のなかで部分的に異ならせることが可能である。また、同じ放流孔形成部のなかで高さが異なる複数の突出縁を千鳥配置のよう位置を異ならせて組合せることも可能である。
【００２５】
さらに、前述した実施の形態では少なくとも放流管４が傾斜した状態で船航走方向前面側半分となる周壁部分４ａの外表面には、この周壁部分に形成された各放流孔の開口を囲んで外側に突出する突出縁１１を形成しているが、これに限定されずに船航走方向後面側半分も含む周壁部分４ｂの円周方向全体に形成した各放流孔に突出縁を形成することも可能である。この場合には放流管４が曳航されて傾斜した多際に放流管４の放流孔形成部の周壁部のどの部分が船航走方向後面側半分になっても対応することが可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の二酸化炭素を海洋へ希釈放流する装置によれば、船を航走して放流管を傾斜させて曳航しながら液体二酸化炭素を放流管から海中へ放流する際に、放流管の船航走方向前面側半分（上面側半分）となる周壁部分に位置する各放流孔から放流される液体二酸化炭素が、放流孔の開口を囲んで周壁部分外表面から突出して設けた突出縁を通過して、周壁部分外表面から突出縁の高さだけ離れた位置から海水中に放流するので、船に曳航されて傾斜した放流管の船航走方向前面側半分（上面側半分）となる周壁部分に位置する放流孔から放流される液体二酸化炭素を、液滴が十分に発達しない段階で放流孔の開口から直接周壁部分外表面に沿って移動することを回避して各放流孔毎に独立して充分な液滴となって海中に分散して移動させることができ、これにより放流管の各放流孔から放流された液体二酸化炭素の液滴を予め予定した必要とする範囲の大きさの直径に揃えて海水中に良好に希釈させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかわる二酸化炭素を海洋へ希釈放流する装置を模式的に示す図。
【図２】同実施の形態における放流装置に設ける放流管の放流孔形成部を拡大して示す図。
【図３】放流装置に設ける放流管の放流孔形成部の他の形態を拡大して示す図。
【図４】二酸化炭素の海洋への放流システムを示す図。
【図５】二酸化炭素を海洋へ希釈放流する装置を模式的に示す図。
【図６】放流装置により海中に放流された液体二酸化炭素の状態を模式的に示す図。
【図７】二酸化炭素の相状態を示す線図。
【図８】従来の放流装置に設ける放流管を示す模式的に示す図。
【符号の説明】
３…作業船、
４…放流管、
５…放流孔、
６…液体二酸化炭素、
７…液滴、
１１…突出縁。
【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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