(57)【要約】      （修正有）【課題】二酸化炭素を水中に二酸化炭素を溶解させて貯留する際に、供給する水の運搬に必要なエネルギーを抑制し、二酸化炭素を水中に溶解させる方法の提供。【解決手段】貯留しようとする二酸化炭素を、地上に設置されている加圧装置１０で加圧し、加圧された二酸化炭素を注入井１の上端の二酸化炭素供給口３より供給し、一方、二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口８より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口４より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させて、水圧５〜５０気圧の地下の水、海水または鹹水が存在する地中帯水層の注入井の下端の放出口５より、放出して、二酸化炭素を貯留する。【選択図】図２
2011031154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯留しようとする二酸化炭素を、地上に設置されている加圧装置で加圧し、加圧された二酸化炭素を注入井上端の二酸化炭素供給口より供給し、一方、二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させて、水圧５〜５０気圧の地下の水、海水または鹹水が存在する地中帯水層に設けられている注入井の下端の放出口より、二酸化炭素を溶解させた地下の水、海水又は鹹水との混合物として放出し、二酸化炭素を貯留することを特徴とする二酸化炭素の貯留方法。
【請求項２】
前記水圧５〜５０気圧の地下の水、海水または鹹水が存在する地中帯水層に設けられている注入井の下端の放出口と、前記地下の水、海水または鹹水が存在する二酸化炭素を貯留しようとしている水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口は、放出口から水平方向に貯留する帯水層の厚さの５倍以上の距離を隔てて設置されていることを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素の貯留方法。
【請求項３】
前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より採水し、地上まで揚水した後、配水管を経て、二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に溶解させることを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素の貯留方法。
【請求項４】
前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態であり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井中を流下させて、注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させることを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素の貯留方法。
【請求項５】
前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態あり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、スタティックスターラーを用いることにより、らせん流として注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させることを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素の貯留方法。
【請求項６】
前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態あり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させることにより、注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させることを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素の貯留方法。
【請求項７】
前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して供給し、混合し加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態であり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させることを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素の貯留方法。
【請求項８】
前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して、供給し、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態であり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、スタティックスターラーを用いることにより、らせん流として流下させて注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させることを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素の貯留方法。
【請求項９】
前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して、供給し、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態あり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させることにより、流下させて注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させることを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素の貯留方法。
【請求項１０】
請求項１記載の二酸化炭素の貯留方法において、未溶解の状態として残存している、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流として流下させることができなかった二酸化炭素を、注入井に設けられた配水管内のメッシュによってトラッピングし、注入井の加圧された二酸化炭素供給口まで上昇することを防止する特徴とする二酸化炭素の貯留方法。
【請求項１１】
前記揚水井は複数本設け、そのうちの少なくとも一本の揚水井は、採水した地下の水、海水または鹹水中に含まれる二酸化炭素の存在量をモニタリングするための観測井として併用することを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素の貯留方法。
【請求項１２】
貯留しようとする二酸化炭素を、地上に設置されている加圧装置で加圧し、加圧された二酸化炭素を注入井上端の二酸化炭素供給口より注入井中の二酸化炭素の供給配管に供給し、一方、二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井中の地下の水、海水又は鹹水の配水管を経て、注入井の地中部分に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させて、水圧５〜５０気圧の地下の水、海水または鹹水が存在する地中帯水層に設けられている注入井の下端の放出口より、二酸化炭素を溶解させた地下の水、海水又は鹹水との混合物として放出し、二酸化炭素を貯留することを特徴とする二酸化炭素の貯留方法。
【請求項１３】
前記水圧５〜５０気圧の地下の水、海水または鹹水が存在する地中帯水層に設けられている注入井の下端の放出口と、前記地下の水、海水または鹹水が存在する二酸化炭素を貯留しようとしている水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口は、放出口から水平方向に貯留する帯水層の厚さの５倍以上の距離を隔てて設置されていることを特徴とする請求項１２記載の二酸化炭素の貯留方法。
【請求項１４】
前記貯留しようとする二酸化炭素を、地上に設置されている加圧装置で加圧し、加圧された二酸化炭素を注入井上端の二酸化炭素供給口より注入井中の二酸化炭素の供給配管に供給し、一方、二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井中の地下の水、海水又は鹹水の配水管を経て、注入井の地中部分に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より採水し、地上まで揚水した後、配水管を経て、注入井中の地下の水、海水又は鹹水の配水管を経て、注入井の地中部分の地下の水、海水又は鹹水の配水管に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給することを特徴とする請求項１２記載の二酸化炭素の貯留方法。
【請求項１５】
前記貯留しようとする二酸化炭素を、地上に設置されている加圧装置で加圧し、加圧された二酸化炭素を注入井上端の二酸化炭素供給口より注入井中の二酸化炭素の供給配管に供給し、一方、二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井中の地下の水、海水又は鹹水の配水管を経て、注入井の地中部分に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態あり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させることを特徴とする請求項１２記載の二酸化炭素の貯留方法。
【請求項１６】
前記貯留しようとする二酸化炭素を、地上に設置されている加圧装置で加圧し、加圧された二酸化炭素を注入井上端の二酸化炭素供給口より注入井中の二酸化炭素の供給配管に供給し、一方、二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井中の地下の水、海水又は鹹水の配水管を経て、注入井の地中部分に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態あり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、スタティックスターラーを用いることにより、らせん流として流下、混合、溶解させることを特徴とする請求項１２記載の二酸化炭素の貯留方法。
【請求項１７】
前記貯留しようとする二酸化炭素を、地上に設置されている加圧装置で加圧し、加圧された二酸化炭素を注入井上端の二酸化炭素供給口より注入井中の二酸化炭素の供給配管に供給し、一方、二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井中の地下の水、海水又は鹹水の配水管を経て、注入井の地中部分に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態あり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させることにより、流下させて注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させることを特徴とする請求項１２記載の二酸化炭素の貯留方法。
【請求項１８】
前記貯留しようとする二酸化炭素を、地上に設置されている加圧装置で加圧し、加圧された二酸化炭素を注入井上端の二酸化炭素供給口より注入井中の二酸化炭素の供給配管に供給し、一方、二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井中の地下の水、海水又は鹹水の配水管を経て、注入井の地中部分に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態あり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させることを特徴とする請求項１２記載の二酸化炭素の貯留方法。
【請求項１９】
前記貯留しようとする二酸化炭素を、地上に設置されている加圧装置で加圧し、加圧された二酸化炭素を注入井上端の二酸化炭素供給口より注入井中の二酸化炭素の供給配管に供給し、一方、二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井中の地下の水、海水又は鹹水の配水管を経て、注入井の地中部分に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、注入井に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して、供給し、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態であり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、スタティックスターラーを用いることにより、らせん流として流下させて注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させることを特徴とする請求項１２記載の二酸化炭素の貯留方法。
【請求項２０】
前記貯留しようとする二酸化炭素を、地上に設置されている加圧装置で加圧し、加圧された二酸化炭素を注入井上端の二酸化炭素供給口より注入井中の二酸化炭素の供給配管に供給し、一方、二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井中の地下の水、海水又は鹹水の配水管を経て、注入井の地中部分に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、注入井に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して、供給し、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態あり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させることにより、流下させて注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させることを特徴とする請求項１２記載の二酸化炭素の貯留方法。
【請求項２１】
請求項１２記載の二酸化炭素の貯留方法において、未溶解の状態として残存している、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流として流下させることができなかった二酸化炭素を、注入井に設けられた配水管内のメッシュによってトラッピングし、注入井の加圧された二酸化炭素供給口まで上昇することを防止する特徴とする二酸化炭素の貯留方法。
【請求項２２】
前記揚水井は複数本設け、そのうちの少なくとも一本の揚水井は、採水した地下の水、海水または鹹水中に含まれる二酸化炭素の存在量をモニタリングするための観測井として併用することを特徴とする請求項１２記載の二酸化炭素の貯留方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地球温暖化抑止のための二酸化炭素貯留・隔離技術に属する。
【背景技術】
【０００２】
近年の生産、流通活動により大気中に排出される二酸化炭素の排出量の増加することにより、気候変動をもたらし、さらに地球規模の広範な地域への深刻な影響が予測されている（非特許文献１）。
このことから、大気中に排出される二酸化炭素の排出量を抑制することは、世界的に解決することが迫れている課題であり、緊急に解決することが必要とされている。
二酸化炭素の排出量抑制策としては、排出される二酸化炭素を、二酸化炭素貯留・隔離する技術であるＣＣＳ  （Ｃａｒｂｏｎ  Ｃａｐｔｕｒｅ  ａｎｄ  Ｓｔｏｒａｇｅ）を開発することが必要とされ、その  研究が世界的に進められている。
ＣＣＳの中で最も有望とされている手法は、深度およそ１０００ｍ以深の地中帯水層に超臨界状態の二酸化炭素を注入して貯留するものである（非特許文献２）。本発明者らもこの課題に積極的に取り組んでいる。
【０００３】
二酸化炭素貯留・隔離する場合の二酸化炭素は、超臨界状態の二酸化炭素となる。超臨界状態の二酸化炭素は地下水よりも密度が低い特性を有している。二酸化炭素貯留・隔離部位には、上部にその十分な大きさのシール層（キャップロック）を必要とすると考えられている。これは超臨界状態の二酸化炭素が地上に漏出することを防止しようとすることによる。このキャップロックは地形的に限られた地域に存在せず、また、発生した二酸化炭素をキャップロックが存在する地域に輸送し、二酸化炭素貯留・隔離輸送する場合には、大きなコストがかかる。その意味でキャップロックが存在する地域での二酸化炭素貯留・隔離の解決方法に限定される。
【０００４】
二酸化炭素を超臨界状態として二酸化炭素貯留・隔離するのではなく、水（淡水や海水、鹹水を含む）に溶解させた状態で地中に注入・貯留することもできる。具体的には、以下の通りである。
二酸化炭素を水に溶解した状態で送り込むこと（特許文献２  特開平３−１８８９２４号公報）、炭酸ガスをマイクロバブル化して水中に分散させる、炭酸ガスをマイクロバブル化して水中に分散させ従来に比べ効率良く液体炭酸ガス化し、液体炭酸ガス又は炭酸ガス・ハイドレートのマイクロ粒にすること（特許文献７  特開２００４−０５０１６７号公報）、気泡化して注入水に混合すること（特許文献３  特開２００８−６３６７号公報）、二酸化炭素を液化した状態で海水中に圧送すること（特許文献４  特開２０００−２２７０８５公報）が知られている。深部帯水層の地下水を揚水井から地上に汲み上げて注入水を作り、注入水を前記深部帯水層に届くように設けられた注入井に脈動圧を加えて圧入し、圧入された注入水に二酸化炭素を気泡化して混合または溶解させる発明（特許文献８  特開２００８−３０７４８３号公報）がある。
又、ハイドレートを生成させて貯蔵することも知られている（特許文献５  特開２００３−２８４９４０号公報）。
【０００５】
二酸化炭素を溶解した水は未溶解の地下水と比べて数％程度密度が高くなる。したがって、密度の低い超臨界二酸化炭素と比べて二酸化炭素が地上に漏洩する可能性が低いとされる。この場合には、キャップロックを必要としないため、地形的な制約も少ないという利点もある。本発明者らは、二酸化炭素を水に溶解させて地中に貯留することにより、前記のＣＣＳの手法よりも浅い深度（５０〜５００ｍ）で二酸化炭素貯留が可能になることにより、燃料電池などの分散型排出源に対応したＣＣＳの発明を完成させた（特許文献１  特願２００８−２９６５８０）。そして、この方法は新しい二酸化炭素貯留・隔離技術と確立することができた。
【０００６】
炭酸ガスを液体又は超臨界状態まで圧縮する炭酸ガス圧縮装置と、海水及び／又は水からなる溶媒を圧縮・搬送する圧送ポンプと、圧縮された炭酸ガス及び溶媒が注入され、溶媒に炭酸ガスを溶解させて炭酸ガス溶解水とする１又は複数の溶解槽と、生成された炭酸ガス溶解水を地中の帯水層に圧入する地表面から帯水層まで貫通した注入井とから構成され、前記溶解槽は、密閉された容器の下部に、炭酸ガス圧縮装置から送られた炭酸ガスが注入される炭酸ガス注入口と、溶媒圧送ポンプから送られた溶媒が注入される溶媒注入口とが形成されるとともに、容器内に粒状の充填材が充填されて構成される発明（特許文献９  特開２００８−２３８０５４号公報）がある。
また、高圧状態下において、炭酸ガスを溶媒に効率的かつ高い処理能力で細泡化し混入するに際し、溶媒を所定の高流速で流した主流管路を外嵌する前記炭酸ガスの供給管路を配設し、前記溶媒と炭酸ガスとを仕切る管路壁面に細孔を形成し、前記主流管路３０を流れる溶媒のせん断力によって前記炭酸ガスを細泡化しながら溶媒中に混入させる。この際、ウェーバー数（Ｗｅ）が１０以上となるように、前記溶媒の流速、前記細孔の孔径を設定する（特許文献１０  特開２００９−１１２９９５号公報）がある。
この他に、二酸化炭素ガスを深海に隔離する方法として、低純度二酸化炭素ガスを海中の逆Ｊ字管の短脚管内に注入し、二酸化炭素ガスが既管内を上昇する間に海水に溶解させ、既管の長脚部より深海に放出する手法が確認される（特許文献１１  特開２０００−７０７０２号公報）。
【０００７】
以上の述べてきたことからわかることは、二酸化炭素を水に溶解した状態で貯留部分に送り込む従来の方法では、地上で水に二酸化炭素を混合させる方法が採用されている。これらの方法では地上で水を二酸化炭素と同程度まで加圧する必要がある。二酸化炭素溶解水を地中に注入しようとする場合には、二酸化炭素溶解水には更に静水圧による加圧が加わる。したがって、注入井の出口では、地上で二酸化炭素溶解水を製造するためのエネルギーのほかに、二酸化炭素溶解水の静水圧による加圧エネルギーを必要とする。
例えば、深度２００ｍに２０気圧の二酸化炭素分圧を持つ溶解水を注入する場合に、二酸化炭素溶解水は二酸化炭素の溶解のために地上で全圧は２０気圧まで加圧される必要があり、放出点で静水圧による加圧で全圧は４０気圧程度になる（放出点における差圧は２０気圧程度）。一方、二酸化炭素分圧が１気圧程度であれば、放出点における差圧は１気圧程度になるが、貯留できる二酸化炭素の量は減少する結果となる。
このように差圧が存在することは、注入点付近の水圧の大きな変化をもたらし、地層構造の破壊や二酸化炭素溶解水の広範囲な拡散に伴う地表への漏洩の可能性が大きくなることが懸念される。
従って、注入井出口に背圧制御弁を設置するなどの処置をする必要がある。この場合に制御弁で減圧した分のエネルギーは無駄になるため、二酸化炭素溶解水を注入するための必要エネルギーが大きくなる点が懸念される。
【０００８】
二酸化炭素を水中に溶解させた状態で貯留する方法にあっては、使用する水の供給に必要とするエネルギーをいかに抑制することできるかということが重要な解決策となる。次に、気体である二酸化炭素をどのようにして水中に十分に溶解させた状態として貯留するかを解決することが重要である。これらの問題点を解決する技術開発が緊急に求められている。
【特許文献１】特願２００８−２９６５８０号
【特許文献２】特開平３−１８８９２４号公報
【特許文献３】特開２００８−６３６７号公報
【特許文献４】特開２０００−２２７０８５号公報
【特許文献５】特開２００３−２８４９４０号公報
【特許文献６】特開２００６−８８１２９号公報
【特許文献７】特開２００４−５０１６７号公報
【特許文献８】特開２００８−３０７４８３号公報
【特許文献９】特開２００８−２３８５０４号公報
【特許文献１０】特開２００９−１１２９９５号公報
【特許文献１１】特開２０００−７０７０２号公報
【非特許文献１】ＩＰＣＣ、ＩＰＣＣ  ４ｔｈ  ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ  ｒｅｐｏｒｔ、Ｗｏｒｋｉｎｇ  Ｇｒｏｕｐ  Ｉ  Ｒｅｐｏｒｔ  “Ｔｈｅ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｂａｓｉｓ”、２００７年、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ
【非特許文献２】ＩＰＣＣ、“ＩＰＣＣ  Ｓｐｅｃｉａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ  ｏｎ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｄｉｏｘｉｄｅ  Ｃａｐｔｕｒｅ  ａｎｄ  Ｓｔｏｒａｇｅ”、Ｃｈａｐｔｅｒ  ５、２００５年、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ
【非特許文献３】Ｐｅｅｂｌｅｓ，  Ｆ．  Ｎ．  ａｎｄ  Ｇａｒｂｅｒ，  Ｈ．  Ｊ．：  Ｓｔｕｄｉｅｓ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｍｏｔｉｏｎ  ｏｆ  ｇａｓ  ｂｕｂｂｌｅｓ  ｉｎ  ｌｉｑｕｉｄｓ，  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｐｒｏｇｒｅｓｓ．，  ４９−２  （１９５３），  ８８−９７．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、使用する水の供給に必要とするエネルギーをいかに抑制することできるかということ、次に、気体である二酸化炭素を効果的に水中に十分に溶解させた状態として貯留するということを解決することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは鋭意前記課題について取り組み以下の点を見出して、本発明を完成させた。
（１）  （ア）従来の方法に見られる、地上で加圧した二酸化炭素を水に混合させた後に、水圧５〜５０気圧の場所であり、地下の水、海水または鹹水が存在する地中帯水層に対して注入井から供給して貯留する場合には、注入する部位では大きな差圧を生じ、制御弁などを通して減圧する必要がある。これを改良するために以下の改良を行った。
（イ）  貯留しようとする二酸化炭素を、地上に設置されている加圧装置で加圧し、加圧された二酸化炭素を注入井上端の二酸化炭素供給口より供給し、一方、二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させて、水圧５〜５０気圧の地下の水、海水または鹹水が存在する地中帯水層に設けられている注入井の下端の放出口より、二酸化炭素を溶解させた地下の水、海水又は鹹水との混合物として放出し、二酸化炭素を貯留する二酸化炭素の貯留方法。
その結果、注入井地中部に設けられている地下の水、海水又は鹹水の供給口では、差圧は従来の場合よりも小さくすることができるので、制御弁などによる減圧分のエネルギー損失を軽減でき、必要なエネルギーの一部を抑制することができることを見出した。
（２）  （ア）注入井に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水と混合する場合には、二酸化炭素の溶解量を多くし、溶解速度をできるだけ速くすることが解決策となる。
前記の条件下に、二酸化炭素の溶解量を多くするためには、二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水等の水に二酸化炭素濃度を増加させることが必要となる。二酸化炭素濃度の増加率は、下記の式で示される式に従うことが知られている。      
【数１】
2011031154.tif 000003
Ｆｗ（Ｋｇ／ｍ３／ｓ）は、二酸化炭素を水に溶解させたことによる水中での二酸化炭素濃度の増加率である。
式中、ｋは交換速度（ｍ／ｓ）と呼ばれる係数である。具体的には、液相の乱れの強度により規定される定数である。
Ｓ（Ｋｇ／ｍ３／ａｔｍ）とΔｆＣＯ２（ａｔｍ）は、それぞれ液相の二酸化炭素溶解度と二酸化炭素ガスの圧力と水の二酸化炭素分圧の差を表す。
Ａ／Ｖは、二酸化炭素の気泡について単位体積あたりの気液界面の表面積の総和（ｍ２／ｍ３）を表す。
Ｒｗは二酸化炭素が必要とする単位体積あたりの水の体積比（ｍ３／ｍ３）である。
これらのパラメータのうち、ｋとＡ／Ｖ以外のパラメータは、二酸化炭素の地中への注入率や地中条件で決定されるため、二酸化炭素の溶解速度を直接大きくするためには、ｋとＡ／Ｖを大きくすることが効果的であるということができる。
ｋは液相の乱れの強度により規定される定数である。実験による流れの結果より定めることができる定数である。
Ａ／Ｖは二酸化炭素を実際に溶解させるときに発生する二酸化炭素の気泡に応じて定まる値である。Ａ／Ｖの値を大きくすること、具体的には、単位体積あたりの気液界面を大きくするためには、二酸化炭素ガスを微細な気泡にすることが一般的な方法として知られている（例えば、特許文献３  特開２００８−６３６７号公報）。前記の方法では、地上から二酸化炭素の気泡と溶媒となる水を地上で混合し深海に注入する方法による。本発明の方法において本発明者らが独自の方法により定めた。
これらについて実験により定めた内容は以下の通りである。
（３）  前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態あり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井中を流下させて、注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。この点について本発明者らは実験により見出した。
直径５ｍｍ以下の気泡状とした点は気泡発生手段により、直径５ｍｍ以下の気泡を形成するものである。
（４）  前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態あり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、スタティックスターラーを用いることにより、らせん流として注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
（５）  前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態あり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させることにより、注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
（６）  前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して、供給し、混合し加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態であり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
（７）  前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して、供給し、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態であり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、スタティックスターラーを用いることにより、らせん流として流下させて注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
（８）  前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して、供給し、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態あり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させることにより、流下させて注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、二酸化炭素を加圧した状態で注入井の二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させて、水圧５〜５０気圧の地下の水、海水または鹹水が存在する地中帯水層に設けられている注入井の下端の放出口より、二酸化炭素を溶解させた地下の水、海水又は鹹水との混合物として放出し、二酸化炭素を貯留する。二酸化炭素を溶解している地下の水、海水または鹹水の放出口と同程度の深度の地下から採水した地下の水、海水または鹹水と、注入井の供給口と放出口の間に設けられている混合部で混合させることにより、従来の地上で二酸化炭素と溶媒となる水と混合させる方法と比較して、注入井の注入点における差圧を軽減できるため、制御弁などによる減圧分のエネルギー損失を軽減できる。また、地下の水、海水または鹹水中に二酸化炭素を特定の条件下に地下の水、海水又は鹹水との混合物とするものであり、十分に二酸化炭素を含ませることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を図１により説明する。
分散型発電システム（図示せず）より発生ずる二酸化炭素を、分離回収装置１０及び加圧設備１１を経て、注入井１の上端に送られ、注入井１に設けられた二酸化炭素の供給口３より注入井１中に供給する。注入井１に注入される二酸化炭素にかける圧力は、二酸化炭素を貯留しようとしている場所に貯留するための供給量を供給するために必要な損失水頭より算出される圧力である。
二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている採水口８より地下の水、海水または鹹水を採水し、地下の水、海水または鹹水の配水管１３により送られてくる地下の水、海水または鹹水中に対して注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口４より前記加圧された二酸化炭素を供給し、前記加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水を混合し、二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に溶解させて、水圧５〜５０気圧の地下の水、海水または鹹水が存在する地中帯水層に設けられている注入井の下端の放出口５より、地下の水、海水又は鹹水に二酸化炭素を溶解させた混合物として放出し、二酸化炭素を貯留する。地下の水、海水または鹹水の配水管１３により送られてくる地下の水、海水または鹹水をどの程度の高さまで揚水するかは設置場所の地形や設置場所に設置した場合の運転のしやすさなどを考慮して検討する。図１では地上に揚水することなく、海水中に設けられた設備の場合を示している。
【００１３】
図２は、前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より採水し、地上まで揚水した後、配水管を経て、二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に鹹水中に供給する場合を示している。
分散型発電システム（図示せず）より発生ずる二酸化炭素を、分離回収装置１０及び加圧設備１１を経て注入井１の上端に送られ、注入井１に設けられた二酸化炭素の供給口３より、注入井１に供給する。注入井１に注入される二酸化炭素にかける圧力は、二酸化炭素を貯留しようとしている場所に貯留するための供給量を供給するために必要な損失水頭より算出される圧力である。
一方、二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井６の採水口８より地下の水、海水または鹹水を採水し、地上まで揚水したのち、地上に設置されている供給路７を経由し、注入井中の地下の水、海水又は鹹水の配水管１３を経て、注入井の地中部分に設けられている、二酸化炭素の供給口４より供給される加圧された二酸化炭素を、地下の水、海水または鹹水中に鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素と混合し、二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に溶解させて、水圧５〜５０気圧の地下の水、海水または鹹水が存在する地中帯水層に設けられている注入井の下端の放出口５より、地下の水、海水又は鹹水に二酸化炭素を溶解させた混合物として放出し、二酸化炭素を貯留する。
【００１４】
上記いずれの二酸化炭素の貯留方法において、前記水圧５〜５０気圧の地下の水、海水または鹹水が存在する地中帯水層に設けられている注入井の下端の放出口５と、前記地下の水、海水または鹹水が存在する二酸化炭素を貯留しようとしている水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口８は一定の距離を置くことが必要である。揚水井６の採水口８より採水する地下の水、海水または鹹水と、注入井の下端の放出口５より放出される二酸化炭素を溶解させた地下の水、海水又は鹹水混合物が一緒にならないようにするための配慮である。この距離を長くすれば問題はないが、揚水井６の採水口８より採水する地下の水、海水または鹹水に必要は動力費がかさむ結果となる。後で述べる実施例１と２および帯水層を模した水槽に二酸化炭素溶解水を放出し、放出点周辺の模擬帯水槽内の水をサンプリングした結果、放出口から水平方向に貯留する帯水層の厚さの５倍以上の距離を隔てて設置されていることが有効であるとする結果より定めたものである。
設置場所に応じて変化することを考慮すると、数値には変化することがあり得る。
【００１５】
二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水と混合する場合に、二酸化炭素の溶解量を多くし、溶解速度を高めるたまに、以下の条件が採用される。
二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口４より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態あり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井中を流下させて、注入井中の溶解区間２で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
注入井の溶解区間における気液体積流量比（二酸化炭素／水）を０．２以下の状態に調整することは、後述する実施例により確認して定めた。０．２を越えることは、二酸化炭素が過剰に存在する結果、適当でない。気液体積流量比（二酸化炭素／水）を０．２から更に減少させることは、最終的には二酸化炭素を貯蔵する量を減少させることにつながり、好ましくない。下限はこの値より小さい値を設定することは可能である。この場合には二酸化炭素を貯蔵できる量も減少する。
二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として供給することが混合溶解させるうえでは有効である。二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状とするために細い孔径の二酸化炭素の供給口を通過させて供給する。
図１及び２の前提条件で例を挙げると、二酸化炭素は地下の水、海水又は鹹水の体積流量の２０％以下の体積流量にする必要がある。地下の水、海水又は鹹水の体積流量は貯留する二酸化炭素の量と深度によって決定され、図１の条件では２８９ｌ／ｍｉｎである。従って、二酸化炭素の体積流量は５８ｌ／ｍｉｎである必要がある。
混相流の流速に関しては、非特許文献３の文献から直径５ｍｍ以下の気泡の上昇速度は最大で０．４ｍ／ｓであるため、それ以上の流速であれば気泡を流下させることができる。上記の地下の水、海水又は鹹水と二酸化炭素の体積流量を考慮すると、直径１２ｃｍ以下の圧入井に対して上記の体積流量だけ圧入できるポンプを使用すれば、必要とする流速を得ることができる。
【００１６】
上記処理を行う際に、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、スタティックスターラーを用いることにより、らせん流として注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる事が行なわれる。
二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口８より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口４より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態あり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、スタティックスターラーを用いることにより、らせん流として注入井中の溶解区間２で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
【００１７】
二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させることにより、注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させることも有効である。
二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態あり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させる。
管の断面積を縮小している構造体とは、管オリフィス、ノズル、ベンチュリー管をさす。
【００１８】
注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して供給することが有効である。
前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して供給し、混合し加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態であり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
【００１９】
注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して供給することと共に、スタティックスターラーを用いてらせん流とすることが有効である。
前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して、供給し、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態であり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、スタティックスターラーを用いることにより、らせん流として流下させて注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
【００２０】
注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して供給することと共に、注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させることが有効である。
前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して、供給し、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態あり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させることにより、流下させて注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
【００２１】
未溶解の状態として残存している、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流として流下させることができなかった二酸化炭素を、注入井に設けられた配水管内のメッシュによってトラッピングし、注入井の加圧された二酸化炭素供給口まで上昇することを防止する。
【００２２】
揚水井は複数本設け、そのうちの少なくとも一本の揚水井は、採水した地下の水、海水または鹹水中に含まれる二酸化炭素の存在量をモニタリングするための観測井として併用することが有効である。
【００２３】
注入井中に二酸化炭素の供給配管及び地下の水、海水又は鹹水の配水管を別々に設置することにより、確実に二酸化炭素及び地下の水、海水又は鹹水の輸送を行なうことができる。
本発明を図３により説明する。
分散型発電システム（図示せず）より発生ずる二酸化炭素を、分離回収装置１０及び加圧設備１１を経て、注入井１の上端に送られ、注入井１に設けられた二酸化炭素の供給口３より二酸化炭素の供給配管９に供給し、一方、二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている採水口８より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井中の地下の水、海水又は鹹水の配水管１３より送られてくる地下の水、海水または鹹水中に対して注入井の地中部分に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口４より前記加圧された二酸化炭素を供給し、前記加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水を混合し、二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に溶解させて、水圧５〜５０気圧の地下の水、海水または鹹水が存在する地中帯水層に設けられている注入井の下端の放出口５より、地下の水、海水又は鹹水に二酸化炭素を溶解させた混合物として放出し、二酸化炭素を貯留する。
地下の水、海水または鹹水の配水管１３により送られてくる地下の水、海水または鹹水をどの程度の高さまで揚水するかは設置場所の地形や設置場所に設置した場合の運転のしやすさなどを考慮して検討する。図３では地上に揚水することなく、海水中に設けられた設備の場合を示している。
【００２４】
図４は、前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より採水し、地上まで揚水したのち、注入井中の地下の水、海水又は鹹水の配水管を経て、二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水中に供給する場合を示している。
分散型発電システム（図示せず）より発生ずる二酸化炭素を、分離回収装置１０及び加圧設備１１を経て注入井１の上端に送られ、注入井１に設けられた二酸化炭素の供給口３より、二酸化炭素の供給配管９に供給する。注入井１に注入される二酸化炭素にかける圧力は、二酸化炭素を貯留しようとしている場所に貯留するための供給量を供給するために必要な損失水頭より算出される圧力である。
一方、二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井６の採水口８より地下の水、海水または鹹水を採水し、地上まで揚水したのち、地上に設置されている供給路７を経由し、注入井中の地下の水、海水又は鹹水の配水管１３を経て、注入井の地中部分に設けられている、地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口４より供給される加圧された二酸化炭素を、地下の水、海水または鹹水中に鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素と混合し、二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に溶解させて、水圧５〜５０気圧の地下の水、海水または鹹水が存在する地中帯水層に設けられている注入井の下端の放出口５より、地下の水、海水又は鹹水に二酸化炭素を溶解させた混合物として放出し、二酸化炭素を貯留する。
【００２５】
上記いずれの二酸化炭素の貯留方法において、前記水圧５〜５０気圧の地下の水、海水または鹹水が存在する地中帯水層に設けられている注入井の下端の放出口５と、前記地下の水、海水または鹹水が存在する二酸化炭素を貯留しようとしている水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口８は一定の距離を置くことが必要である。揚水井６の採水口８より採水する地下の水、海水または鹹水と、注入井の下端の放出口５より放出される二酸化炭素を溶解させた地下の水、海水又は鹹水混合物が一緒にならないようにするための配慮である。この距離を長くすれば問題はないが、揚水井６の採水口８より採水する地下の水、海水または鹹水に必要は動力費がかさむ結果となる。後で述べる実施例１と２および帯水層を模した水槽に二酸化炭素溶解水を放出し、放出点周辺の模擬帯水槽内の水をサンプリングした結果、放出口から水平方向に貯留する帯水層の厚さの５倍以上の距離を隔てて設置されていることが有効であるとする結果より定めたものである。
設置場所に応じて変化することを考慮すると、数値には変化することがあり得る。
【００２６】
二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水と混合する場合に、二酸化炭素の溶解量を多くし、溶解速度を高めるために、以下の条件が採用される。
二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている、地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口４より供給される加圧された二酸化炭素を、地下の水、海水または鹹水中に鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態あり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井中を流下させて、注入井中の溶解区間２で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
注入井の溶解区間における気液体積流量比（二酸化炭素／水）を０．２以下の状態に調整することは、後述する実施例により確認して定めた。０．２を越えることは、二酸化炭素が過剰に存在する結果、適当でない。気液体積流量比（二酸化炭素／水）を０．２から更に減少させることは、最終的にはニ酸化炭素を貯蔵する量を減少させることにつながり、好ましくない。下限はこの値より小さい値を設定することは可能である。この場合には二酸化炭素を貯蔵できる量も減少する。
二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として供給することが混合溶解させるうえでは有効である。二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状とするために細い孔径の二酸化炭素の供給口を通過させて供給する。
図３及び４の前提条件で例を挙げると、二酸化炭素は地下の水、海水又は鹹水の体積流量の２０％以下の体積流量にする必要がある。地下の水、海水又は鹹水の体積流量は貯留する二酸化炭素の量と深度によって決定され、図１の条件では２８９ｌ／ｍｉｎである。従って、二酸化炭素の体積流量は５８ｌ／ｍｉｎである必要がある。
混相流の流速に関しては、非特許文献３の文献から直径５ｍｍ以下の気泡の上昇速度は最大で０．４  ｍ／ｓであるため、それ以上の流速であれば気泡を流下させることができる。上記の地下の水、海水又は鹹水と二酸化炭素の体積流量を考慮すると、直径１２ｃｍ以下の圧入井に対して上記の体積流量だけ圧入できるポンプを使用すれば、必要とする流速を得ることができる。
【００２７】
上記処理を行う際に、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、スタティックスターラーを用いることにより、らせん流として注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる事が行なわれる。
二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口８より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口４より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態あり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、スタティックスターラーを用いることにより、らせん流として注入井中の溶解区間２で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
【００２８】
二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させることにより、注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させることも有効である。
二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態あり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させる。
管の断面積を縮小している構造体とは、管オリフィス、ノズル、ベンチュリー管をさす。
【００２９】
注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して供給することが有効である。
前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、注入井に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して供給し、混合し加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態であり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井中の溶解区間２で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
【００３０】
注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して供給することと共に、スタティックスターラーを用いてらせん流とすることが有効である。
前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、注入井に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して、供給し、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態であり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、スタティックスターラーを用いることにより、らせん流として流下させて注入井中の溶解区間２で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
【００３１】
注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して供給することと共に、注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させることが有効である。
前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口４より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して、供給し、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態あり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させることにより、流下させて注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
注入井の溶解区間における気液体積流量比（二酸化炭素／水）を０．２以下の状態に調整することは、後述する実施例により確認して定めた。０．２を越えることは、二酸化炭素が過剰に存在する結果、適当でない。気液体積流量比（二酸化炭素／水）を０．２から更に減少させることは、最終的にはニ酸化炭素を貯蔵する量を減少させることにつながり、好ましくない。下限はこの値より小さい値を設定することは可能である。この場合には二酸化炭素を貯蔵できる量も減少する。
二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として供給することが混合溶解させるうえでは有効である。二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状とするために細い孔径の二酸化炭素の供給口を通過させて供給する。
【００３２】
上記処理を行う際に、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、スタティックスターラーを用いることにより、らせん流として注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる事が行なわれる。
前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている、地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口４より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、注入井に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して、供給し、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態あり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、スタティックスターラーを用いることにより、らせん流として注入井中の溶解区間２で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
【００３３】
二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させることにより、注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させることも有効である。
前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている、地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口４より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、注入井に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して、供給し、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態あり、二酸化炭素を直径５ｍｍ以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させる。
管の断面積を縮小している構造体とは、管オリフィス、ノズル、ベンチュリー管をさす。
【００３４】
未溶解の状態として残存している、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流として流下させることができなかった二酸化炭素を、注入井に設けられた配水管内のメッシュによってトラッピングし、注入井の加圧された二酸化炭素供給口まで上昇することを防止する。
【００３５】
前記揚水井は複数本設け、そのうちの少なくとも一本の揚水井は、採水した地下の水、海水または鹹水中に含まれる二酸化炭素の存在量をモニタリングするための観測井として併用することが有効である。
【００３６】
前記の説明では不十分な点について以下に説明する。
【００３７】
貯留しよ６とする二酸化炭素を、地上に設置されている加圧装置で加圧し、加圧された二酸化炭素を注入井上端の二酸化炭素供給口より供給し、一方、二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている地下の水、海水又は鹹水の供給口より地下の水、海水または鹹水を供給し、前記加圧された二酸化炭素と混合し、二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に溶解させて、水圧５〜５０気圧の地下の水、海水または鹹水が存在する地中帯水層に設けられている注入井の下端の放出口より、地下の水、海水又は鹹水に二酸化炭素を溶解させた混合物として放出し、二酸化炭素を貯留する。
その結果、注入井地中部に設けられている地下の水、海水又は鹹水の供給口では、差圧は従来の場合よりも小さくすることができるので、制御弁などによる減圧分のエネルギー損失を軽減でき、必要なエネルギーの一部を抑制することができる。この根拠は以下の通りである。
二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に溶解させ、地中に注入して貯留するために必要なエネルギーについて、二酸化炭素を水、海水または鹹水に溶解させる操作を地上で行う場合と地中に貯留する場合について比較する。
表１には、数値計算の前提条件及び算出した必要エネルギーの内訳を示している。計算に際しては、二酸化炭素排出源として１，０００  ｋＷの分散型発電システム（効率４０％）を想定している。又、二酸化炭素の加圧は８０％効率のコンプレッサーで等温圧縮（１５℃）下と仮定した。
更に、溶解した二酸化炭素の飽和率は８０  ％で、二酸化炭素供給口の分割数は３、地中に貯留する場合には二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に溶解させるために必要な区間を１０ｍと仮定している。なお、地中圧力は静水圧平衡から算出している。二酸化炭素の供給量は、後述の式２から算出した。
地上で溶解させる場合と地中で溶解させる場合の両方に場合に共通することは、二酸化炭素の加圧に要するエネルギーの割合が最も大きいことである。
二酸化炭素と水を地中まで注入するエネルギーに関しては、地中で溶解させる方が、地上で溶解させる方法と比べて必要エネルギーを半分程度にできることが確認された。地中で溶解させる方法で水の採水・注入に必要なエネルギー量は無視できる程度のオーダーであった。結果として、二酸化炭素溶解水を地中で作成することにより、二酸化炭素溶解水注入に要するエネルギーは地上で作成する方法の８４％程度に減少させることができると推定された。
【００３８】
【表１】
2011031154.tif 000004
【００３９】
【表２】
2011031154.tif 000005
【００４０】
図５は、二酸化炭素を水に溶解させて注入するために必要エネルギーを、二酸化炭素を水に溶解させる操作を地上で行う場合と地中で溶解させる操作を行った場合であり、二酸化炭素の圧縮エネルギーを含む場合である。
図６は、二酸化炭素を水に溶解させて注入するために必要エネルギーを、二酸化炭素を水に溶解させる操作を地上で行う場合と地中で溶解させる操作を行った場合であり、二酸化炭素の圧縮エネルギーを含まない場合である。
本発明の方法は、二酸化炭素貯留において特に圧入エネルギーを大幅に低減できる。
【００４１】
加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比（二酸化炭素／地下の水、海水又は鹹水）が０．２以下の状態とした根拠は以下の通りである。
揚水井の採水口８より採水し揚水した地下の水、海水又は鹹水を供給口４より供給し、注入井１の供給口４より加圧下に送られてくる二酸化炭素は、注入井の供給口４と注入口３の間に設けられている混合部２内を通過している間に、地下から採水した地下の水、海水または鹹水中に前記加圧された二酸化炭素は混合され、加圧された二酸化炭素は地下の水、海水または鹹水中に溶解される。
【００４２】
二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる場合には、二酸化炭素濃度の増加率を測定することができる。
二酸化炭素濃度の増加率は、下記の式（１）で示される式による。
【数１】
2011031154.tif 000006
式中、Ｆｗ（Ｋｇ／ｍ３／ｓ）は溶解による水の二酸化炭素濃度の増加率である。
ｋは交換速度（ｍ／ｓ）と呼ばれる係数である。具体的には液相の乱れの強度で規定される。Ｓ（Ｋｇ／ｍ３／ａｔｍ）とΔｆＣＯ２（ａｔｍ）は、それぞれ液相の二酸化炭素溶解度と二酸化炭素ガスの圧力と水の二酸化炭素分圧の差を表す。
Ａ／Ｖは単位体積あたりの気液界面の表面積の総和（ｍ２／ｍ３）を表す。
Ｒｗは単位体積あたりの水の体積比（ｍ３／ｍ３）である。
【００４３】
Ｆｗ（Ｋｇ／ｍ３／ｓ）は、二酸化炭素を水に溶解させたことによる水中での二酸化炭素濃度の増加率である。
式中、ｋは交換速度（ｍ／ｓ）と呼ばれる係数である。具体的には、液相の乱れの強度により規定される定数である。
Ｓ（Ｋｇ／ｍ３／ａｔｍ）とΔｆＣＯ２（ａｔｍ）は、それぞれ液相の二酸化炭素溶解度と二酸化炭素ガスの圧力と水の二酸化炭素分圧の差を表す。
Ａ／Ｖは、二酸化炭素の気泡について単位体積あたりの気液界面の表面積の総和（ｍ２／ｍ３）を表す。
Ｒｗは二酸化炭素が必要とする単位体積あたりの水の体積比（ｍ３／ｍ３）である。
これらのパラメータのうち、ｋとＡ／Ｖ以外のパラメータは、二酸化炭素の地中への注入率や地中条件で決定されるため、二酸化炭素の溶解速度を直接大きくするためには、ｋとＡ／Ｖを大きくすることが効果的であるということができる。
ｋは液相の乱れの強度により規定される定数である。実験による流れの結果より定めることができる定数である。
Ａ／Ｖは二酸化炭素を実際に溶解させるときに発生する二酸化炭素の気泡に応じて定まる値である。
Ａ／Ｖの値を大きくすること、具体的には、単位体積あたりの気液界面を大きくするためには、二酸化炭素を微細な気泡にすることが一般的な方法として知られている（例えば、特許文献３  特開２００８−６３６７号公報）。
【００４４】
本発明の場合においては、地上から供給される加圧される二酸化炭素の気泡と水、海水または鹹水を混合させる場合にＡ／Ｖを大きくできる具体的な手段を、実際に測定し、これより好ましい条件を定めることができ、注入井の溶解区間における気液体積流量比（二酸化炭素／水）を０．２以下の状態に調整することを実施例により確認して定めた。０．２を越えることは、二酸化炭素が過剰に存在する結果、適当でない。気液体積流量比（二酸化炭素／水）を０．２から更に減少させることは、最終的にはニ酸化炭素を貯蔵する量を減少させることにつながり、好ましくない。下限はその意味では小さい値を設定することは可能である。この場合にはニ酸化炭素を貯蔵できる量も減少する結果、実用的でないということになる。
【００４５】
本発明の方法では、二酸化炭素を微細な気泡として供給する際に、気泡発生手段を用いて気泡を形成させる。具体的には、加圧された二酸化炭素を、微細多孔体を通過させて気泡を発生させた後、注入井内に供給する。気泡の直径は微細多孔体の形状により定まる。
５ｍｍの気泡を得るのであれば、微細多孔体の直径が５ｍｍのものを用いる。この直径は５ｍｍである必要はなく、５ｍｍ以下の範囲のものを用いることができる。
【００４６】
二酸化炭素を加圧した状態で注入井の供給口より注入井中に供給し、注入井１の加圧された二酸化炭素の供給口３と注入井の下端の放出口５の間に、地下の水、海水または鹹水が存在する二酸化炭素を貯留しようとしている水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より採水し揚水した地下の水、海水又は鹹水を、供給する地下の水、海水又は鹹水の供給口５が設けられている。
注入井の地下の水、海水又は鹹水の供給口４と注入井の下端の放出口５の間では、注入井の地下の水、海水又は鹹水の供給口４から供給される地下の水、海水又は鹹水と、注入井１に送り込まれた加圧された二酸化炭素は、地下の水、海水又は鹹水と二酸化炭素を混合し、地下の水、海水又は鹹水中に二酸化炭素を溶解させる混合溶解部２内で混合溶解される。
二酸化炭素は混合溶解される際には、二酸化炭素の気泡を含み、気泡の上昇速度以上の流速である二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流として注入井中を流下した状態で、混合溶解される。混相流の流速は、地上もしくは注入井に設置したポンプで地下の水、海水又は鹹水の流速を調整することで、二酸化炭素の気泡の上昇速度まで上昇させる。なお、気泡の上昇速度は、気泡直径をパラメータとした計算値（非特許文献３）から算出した。  
【００４７】
後述する実施例１の結果から、地下の水、海水または鹹水の体積流量に対して、二酸化炭素の体積流量が２０％（０．２）を超える状態となると気泡が十分な量として形成されないことが確認された。
従って、気液体積流量比（二酸化炭素／水）が０．２以下であることを注入条件とすることが必要である。ただし、二酸化炭素の溶解が進行すると、気液体積比は減少していくことから、注入する二酸化炭素の量に対し使用する地下の水、海水又は鹹水の量が少ない場合でも、注入井中に供給する二酸化炭素供給口を複数設置し、加圧した二酸化炭素を分割して地下の水や海水、鹹水と混合させることにより、気液体積流量比を０．２以下にすることが有効である。この状態に保つように流れを保持すれば、混合、二酸化炭素の溶解を可能にする。
気体の二酸化炭素の体積は圧力に反比例することから、二酸化炭素の分割は深い深度の二酸化炭素供給口に供給するものほど、質量は比較的大きくなる。例えば、加圧した二酸化炭素を深度１７０ｍ、１８０ｍ、１９０ｍの３箇所に分ける場合、分割された二酸化炭素の質量比はそれぞれ、１７：１８：１９となる。ただし、圧入井内の圧力は静水圧で決定されると仮定する。
上記の混合方法を効果的に行うために、注入井の内部構造を、揚水した地下の水や海水、鹹水の注入用の管路の周辺に１本もしくは複数本の加圧二酸化炭素注入用の管路を同心円状に配置することが効率的である。
【００４８】
実用的な二酸化炭素貯留ための費用と注入を行うための期間を考慮すると、二酸化炭素供給圧は混合点の圧力と同程度で数気圧〜５０気圧の範囲内、供給量は１０３〜１０５  ｔ／年（≒０．１〜１００ｔ／時）のオーダーとなる。
地下の水、海水または鹹水に関しては、静水圧による加圧が働くため、地上における供給圧は損失水頭分のみでよい。供給量は注入点の深度により異なり、二酸化炭素の２０〜１３０倍以上の質量が必要となる（本発明者らによる特願２００８−２９６５８０による）。
二酸化炭素を供給する場合には一定の割合で供給する必要があり、分割して注入することが必要となる。
二酸化炭素を分割して注入する場合は、混合点ごとに二酸化炭素の供給圧及び供給量を変化させる必要がある。本発明者は、ある深度の混合点における適切な二酸化炭素の供給量が次式で示されることを明らかにした。
【数２】
2011031154.tif 000007
Ｗ、ｗｎはそれぞれ二酸化炭素供給質量の総和と、ある混合点ｎにおける供給質量を表す。ｐｎはある混合点ｎにおける供給圧でその地点における水圧と同程度である。Ｎは混合点の個数を示し、二酸化炭素と水の供給量で決定される。なお、実験結果から本発明における上記の二酸化炭素の供給量の範囲では、注入井に設けられている地下の水、海水又は鹹水の供給口は深度５０−１００ｍで６、１００−２００ｍで５、２００−３５０ｍで４、３５０−５００ｍで３必要で、それぞれの供給口の間隔は二酸化炭素の気泡直径が１ｍｍの時に１０ｍ、５ｍｍ以下のときに２０ｍ必要であることが明らかになっている。
【００４９】
前記加圧された二酸化炭素を、注入井に設けられている加圧された二酸化炭素供給口より供給後、注入井に設けられている地下の水、海水又は鹹水の供給口より、地下の水、海水または鹹水が存在する二酸化炭素を貯留しようとしている水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より採水する地下の水、海水又は鹹水を、地下の水、海水又は鹹水の配水管を経て、注入井に設けられている地下の水、海水又は鹹水の供給口より供給し、前記加圧された二酸化炭素と混合することは、前記加圧された二酸化炭素を、注入井に設けられている加圧された二酸化炭素供給口より供給後、注入井に設けられている地下の水、海水又は鹹水の供給口より、地下の水、海水または鹹水が存在する二酸化炭素を貯留しようとしている水圧５〜５０気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より採水する地下の水、海水又は鹹水を、地下の水、海水又は鹹水の配水管を経て、注入井に設けられている地下の水、海水又は鹹水の複数の供給口より分割して供給することが有効である。
【００５０】
この実験結果では水と二酸化炭素の混相流の流速が二酸化炭素の気泡の上昇速度よりも大きな場合であっても、気泡を流下させることができない状態が観察されている。これは、注入井管路の管壁部分において、部分的に混相流の流速が低下することによるものと考えられる。この対策として、スタティックスターラーに対して、加圧した二酸化炭素の気泡と地下の水、海水または鹹水の混相流を接線方向より供給する方法により混相流の流速を防止できることがわかった。
このことは後述する実験より確認された。
地下の水、海水または鹹水は管壁に沿って流れると共に徐々に流下するにしたがって、二酸化炭素とラセン状態の混相流を形成する。この時、気泡は混相流の流速が比較的大きい管路中心に集中するため、気泡の上昇を防ぐことができる。また、らせん流内において、二酸化炭素の気泡は細径化し、地下の水、海水又は鹹水への溶解速度が増加する効果も確認された。
【００５１】
また、図７に示されるように、前記二酸化炭素の気泡を含み、気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流は、注入井の混合部の管の断面積を縮小している構造体中を通過させることにより流速を上げることができる。
管の断面積を縮小している構造体とは、管オリフィス、ノズル、ベンチュリー管をさす。ベンチュリー管などを通過した二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水からなる混相流は、管路壁面付近で上昇する気泡を、断面積が縮小している区間で管路中央部に集めることができる。断面積が縮小している区間では流速が増加しているため、この集約された気泡は効率良く流下させることができる。この状態は図７に示されている。
【００５２】
上記の結果から、管路の壁面付近の摩擦による混相流の流速が低下とそれに起因する二酸化炭素の気泡の上昇は、（１）注入井内にらせん流を形成させること及び（２）注入井の断面積を縮小させるうえで、ベンチュリー管を採用することがもっとも有効であることを確認できた。上記の場合には流れの乱れを大きくする効果があり、交換速度ｋを増加させることにより、溶解速度を高める効果を期待できる。
【００５３】
前記以外の方法として、気泡に対してフィルターとなるメッシュ状の障害物を管路内に設置することを試みた。
具体的には、今まで述べてきた、二酸化炭素の貯留方法において、未溶解の状態として残存している、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流で流下させることができなかった二酸化炭素を、注入井の加圧された二酸化炭素供給口と注入井に設けられている地下の水、海水又は鹹水の供給口の間に設けられた配水管内のメッシュによってトラップすることにより、注入井の加圧された二酸化炭素供給口まで上昇する前に溶解させることにより、未溶解の状態として残存している二酸化炭素を処理できる。
【００５４】
地下水の採水に関しては、注入した二酸化炭素溶解水が再び採水されることがないようするために、注入井の注入点と揚水井の採水点を水平方向に貯留する帯水層の厚さの５倍以上離す必要がある。
そのためには、図１に示すとおり注入井から離れた地点に同程度の深度の揚水井を設置することが効果的である。実際の二酸化炭素の注入の際は、このような揚水井は注入サイト周辺の定期的な水流や水質のモニタリングのための観測井としても使用可能である。なお、空間分布のモニタリングのためには観測井は最低２本必要である。
【００５５】
本発明の場合には、前記注入井の先端部に設けられた二酸化炭素を溶解している地下の水、海水または鹹水の注入点と同程度の深度の地下から採水した地下の水、海水または鹹水を、注入井の注入点から特定の距離を隔てて設置されている揚水井は２本以上作成し、そのうちの少なくとも一本の揚水井により採水した、地下の水、海水または鹹水中に含まれる二酸化炭素の存在量をモニタリングするための観測井として併用することが有効である。  
【００５６】
以下に実施例により具体的に本発明の内容を説明する。本発明はこれに限定されるものではない。
【実施例１】
【００５７】
実際の二酸化炭素地中溶解システムを模した実験装置を用いて、気液体積比による気泡の形成状況の測定と、二酸化炭素の溶解率への影響の評価を行った。
図８は本発明を行うに際しデータを収集するための実験装置の模式図である。
模擬圧入井４４の形状は直径１０ｃｍ、長さは１０ｍの管である。
模擬圧入井４４には、水供給管４１が上端部に１つ、加圧二酸化炭素供給管４２が上端と上端から５ｍの箇所に２つ設置されている。
二酸化炭素ガス及び水を、混相流調整用ポンプ４３により圧送して、混合し、次に二酸化炭素を水中に溶解させる。気液分離分離槽４６中で気液（二酸化炭素及び水）分離し、二酸化炭素ガスはガス排出口４７から排出し、水は制御弁４８を経て二酸化炭素濃度測定装置（４１０）に導いて分析する。水は循環管路４５によりもどす。また、排出口４９より排出することもできる。
図８の矢印に示される方向に対して模擬圧入井内の平均流速は１．５  ｍ／ｓに保たれていた。なお、流速の値は、本発明を分散型発電システム（二酸化炭素排出量が数千トン／年程度）に適用した時の圧入井の加圧された二酸化炭素が水に溶解する溶解区間における混相流の流速を再現したものである。なお、実験中は、高圧管内部は温度及び圧力がそれぞれ２５℃及び２０気圧の水道水で常に満たされている。
二酸化炭素の流量は、１４０  ｌ／ｍｉｎ、２１０  ｌ／ｍｉｎ、２８０  ｌ／ｍｉｎに変化させて実験を行った。これらの値は、模擬圧入井内の気液体積流量比が０．２０、０．３０、及び０．４０程度になるように決定した。なお、二酸化炭素は注入間末端に設置された、異なる孔径の多孔体を通すことで、気泡直径０．５ｍｍ、１ｍｍ、５ｍｍ程度の気泡として模擬圧入井内に注入される。これらの気泡径から文献値より算出した気泡上昇速度は、最大で０．４  ｍ／ｓで、計算上では全ての条件において二酸化炭素の気泡は混相流で流下される設定になっている。
二酸化炭素の溶解率は、模擬圧入井で生成された二酸化炭素溶解水を下方の気液分離槽で気液分離した後サンプリングし、二酸化炭素濃度測定装置で二酸化炭素濃度を測定することで算出した。なお、サンプリングによる水の減少分は水注入管４１から供給される。
測定結果から、流量が１４０  ｌ／ｍｉｎの場合、二酸化炭素の溶解率は気泡直径０．５、  １．０、  及び５．０  ｍｍで、それぞれ７９、３４、１３％程度であった。一方、流量２１０  ｌ／ｍｉｎ、２８０  ｌ／ｍｉｎでは、溶解率はそれぞれ５１、２０、９％程度、  ４２、２２、２％程度と比較的低い値であった。なお、模擬圧入井上下端から回収した未溶解の二酸化炭素から算出した溶解率も前述の測定結果と誤差の範囲内で一致していた。  
流量が２１０  ｌ／ｍｉｎ、２８０  ｌ／ｍｉｎでは、溶解区間において気泡のほかに数〜数十ｃｍ程度の不規則な形の気泡の形成が目視されている。このことから、水に対して二酸化炭素の流量が大きい場合、気泡が維持されずに集合してより大きな気泡が形成され、前述のパラメータＡ／Ｖが小さくなることで、二酸化炭素の溶解率が低下したものと考えられる。
従って、本案では、溶解区間における気液体積流量比（二酸化炭素／水）を０．２以下にする必要があることがわかった。ただし、溶解区間では、二酸化炭素の溶解に伴い気体体積は減少するため、二酸化炭素を分割して地下の水、海水や鹹水と混合させることで、採水した地下の水、海水又は鹹水に対して二酸化炭素の量が大きい場合でも、溶解区間の気液体積比を上記の値以下にできると考えられる。
また、実験では気液体積比０．２以下で上記の気法の集合が確認されない状況でも、気泡直径が１  ｍｍと５ｍｍの時に同程度の直径の気泡の上昇が確認された。これは、管路壁面の摩擦により壁面付近の混相流の流速が気泡上昇速度よりも低くなったことが原因であると考えられる。この比較的小さな気泡の上昇の対策に関しては、下記実施例２で述べる。
【実施例２】
【００５８】
実施例１における管路壁面の摩擦による気泡上昇を防ぐために、管路内部の構造の変更と、その影響の評価を行った。
実験では、実施例１と同様に模擬圧入井内部に何も設置しない場合（ケース１）に加え、内部にスタティックスターラーを設置して流れを撹拌した管の場合（ケース２）、及び管路には１ｍおきにベンチュラー管状部を設けた管の場合（ケース３）について実験を行った。
実施例１で見られた気泡の集合を防ぐため、二酸化炭素はガス注入管より７０  ｌ／ｍｉｎで模擬圧入井内に注入した。この流量は、模擬圧入井内の気液体積流量比（二酸化炭素／水）が０．１になるように設定されたものである。
ケース１では、実施例１と同様に気泡直径１  ｍｍと５ｍｍのときに、気泡の一部が上昇していることが目視された。一方、ケース２と３では、気泡の上昇は確認されなかった。
この時の二酸化炭素の溶解率は、気泡直径０．５ｍｍ、１  ｍｍ、５ｍｍの条件でそれぞれ８５、３３、１５％（ケース１）、９５、８８、５６％（ケース２）、８７、８６、４６  ％（ケース３）であった。また、この実験から得られた交換速度ｋは、０．３９×１０−４  ｍ／ｓ（ケース１）、１．６５×１０−４  ｍ／ｓ（ケース２）、１．１３×１０−４  ｍ／ｓ（ケース３）であった。
上記の結果から、スタティックスターラーやベンチュリー管が気泡上昇の防止に効果的であることが示されている。
また、算出された交換速度ｋから、気液流量体積比が０．２以下でスタティックスターラーやベンチュリー管を圧入井内部に設置した場合、二酸化炭素の気泡直径が１  ｍｍ程度で１０ｍ以内の溶解区間、気泡直径が５ｍｍ以下で２０ｍ以内の溶解区間で注入した二酸化炭素の８０  ％程度を溶解できることが確認された。ただし、実際に地下の水、海水又は鹹水を使用する場合は、それぞれの粘性や表面張力の影響により上記の値が変化する可能性がある。
下図に、実施例２で得られた測定結果をまとめる。ただし、図４における８０％の二酸化炭素を溶解するのに必要な距離は、実験から得られた交換速度ｋおよびガス排出口４７で検出した上昇した気泡の量から算出した。
【００５９】
【表３】
2011031154.tif 000008
【００６０】
【表４】
2011031154.tif 000009
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の内容を示す図である。
【図２】本発明の内容を示す図である。
【図３】本発明の内容を示す図である。
【図４】本発明の内容を示す図である。
【図５】本発明と従来から行われてきた二酸化炭素溶解方法の必要エネルギーの試算結果の比較を示す図である。
【図６】本発明と従来から行われてきた二酸化炭素溶解方法の必要エネルギーの試算結果の比較を示す図である。
【図７】二酸化炭素の気泡を流下させるための注入井の構造を示す図である。
【図８】実施例１で用いた実験装置の概念図である。
【符号の説明】
【００６２】
１：  注入井
２：  注入井中の溶解区間
３：  注入井に設けられた二酸化炭素の供給口
４：  二酸化炭素の供給口
５：  地下の水、海水又は鹹水と二酸化炭素混合物を地中帯水層中に注入する放出口
６：  揚水井
７：  揚水を圧入井に供給する供給路
８：  地中帯水層中の地下の水、海水又は鹹水の採水口
９：  二酸化炭素の供給配管
１０：  二酸化炭素分離回収装置
１１：  二酸化炭素加圧設備
１２：  地中帯水層
１３：  地下の水、海水又は鹹水の配水管
３１：  地下の水、海水又は鹹水と二酸化炭素の混相流
３２：  気泡の移動経路
３３：  注入井の断面積を縮小させる構造体
４１：  水供給管
４２：  加圧二酸化炭素供給管
４３：  混相流流速調整用ポンプ
４４：  模擬圧入井
４５：  循環管路
４６：  気液分離層
４７：  未溶解二酸化炭素ガス排出口
４８：  制御弁
４９：  排水口
４１０：  二酸化炭素濃度測定装置
【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】
2011031154.tif 000015
【図７】
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【図８】
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