(57)【要約】【課題】温室に二酸化炭素を適切に供給することが可能な二酸化炭素供給システムおよび二酸化炭素供給方法を提供する。【解決手段】一の実施形態によれば、二酸化炭素供給システムは、排ガス中の二酸化炭素ガスを吸収液に吸収させる吸収塔を備える。前記システムはさらに、前記吸収液から前記二酸化炭素ガスを放出させる再生塔を備える。前記システムはさらに、前記吸収塔から排出された前記排ガスを温室に供給する第１排ガス流路を備える。前記システムはさらに、前記第１排ガス流路に設けられた第１排ガス弁を備える。前記システムはさらに、前記第１排ガス弁を制御する制御装置を備える。【選択図】図１
2019180253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス中の二酸化炭素ガスを吸収液に吸収させる吸収塔と、
前記吸収液から前記二酸化炭素ガスを放出させる再生塔と、
前記吸収塔から排出された前記排ガスを温室に供給する第１排ガス流路と、
前記第１排ガス流路に設けられた第１排ガス弁と、
前記第１排ガス弁を制御する制御装置と、
を備える二酸化炭素供給システム。
【請求項２】
前記温室は、前記温室内の二酸化炭素濃度を計測する計測装置を備え、
前記制御装置は、前記計測装置により計測された前記二酸化炭素濃度に基づいて、前記第１排ガス弁を制御する、請求項１に記載の二酸化炭素供給システム。
【請求項３】
前記再生塔から排出された前記二酸化炭素ガスを前記温室に供給する第１ガス流路と、
前記第１ガス流路に設けられ、前記制御装置により制御される第１ガス弁と、
を備える請求項１または２に記載の二酸化炭素供給システム。
【請求項４】
燃料を燃焼させて動力を発生する動力源と、
前記動力源により駆動されて発電し、前記発電により得られた電気を前記温室内の電気装置に供給する発電機とを備え、
前記吸収塔は、前記動力源から排出された前記排ガス中の前記二酸化炭素ガスを前記吸収液に吸収させる、請求項１から３のいずれか１項に記載の二酸化炭素供給システム。
【請求項５】
前記動力源からの前記排ガスの熱を利用して水蒸気を発生させる熱交換器を備え、
前記吸収塔は、前記熱交換器から排出された前記排ガス中の前記二酸化炭素ガスを前記吸収液に吸収させ、
前記再生塔は、前記熱交換器で発生した前記水蒸気の熱を利用して、前記吸収液から前記二酸化炭素ガスを放出させる、請求項４に記載の二酸化炭素供給システム。
【請求項６】
前記温室は、前記温室内の温度および湿度を計測する計測装置を備え、
前記動力源を冷却することで発生した熱水、および／または、前記熱交換器で前記水蒸気と共に発生した熱水を、前記温室に供給する熱水流路と、
前記熱水流路に設けられ、前記計測装置により計測された前記温度および前記湿度に基づいて前記制御装置により制御される熱水弁と、
を備える請求項５に記載の二酸化炭素供給システム。
【請求項７】
前記動力源から前記熱交換器へと向かう流路を流れる前記排ガスを前記温室に供給する第２排ガス流路と、
前記第２排ガス流路に設けられ、前記制御装置により制御される第２排ガス弁と、
を備える請求項５または６に記載の二酸化炭素供給システム。
【請求項８】
前記熱交換器から前記吸収塔へと向かう流路を流れる前記排ガスを前記温室に供給する第３排ガス流路と、
前記第３排ガス流路に設けられ、前記制御装置により制御される第３排ガス弁と、
を備える請求項５から７のいずれか１項に記載の二酸化炭素供給システム。
【請求項９】
前記温室は、前記温室内の温度および湿度を計測する計測装置を備え、
前記熱交換器で発生した前記水蒸気を前記温室に供給する第１水蒸気流路と、
前記第１水蒸気流路に設けられ、前記計測装置により計測された前記温度および前記湿度に基づいて前記制御装置により制御される第１水蒸気弁と、
を備える請求項５から８のいずれか１項に記載の二酸化炭素供給システム。
【請求項１０】
前記発電機を前記駆動源と共に駆動する蒸気タービンと、
前記熱交換器で発生した前記水蒸気を前記蒸気タービンに供給する第２水蒸気流路と、
前記第２水蒸気流路に設けられ、前記制御装置により制御される第２水蒸気弁と、
を備える請求項５から９のいずれか１項に記載の二酸化炭素供給システム。
【請求項１１】
前記動力源により駆動されることで、前記再生塔から排出された前記二酸化炭素ガスを圧縮する圧縮機と、
前記再生塔からの前記二酸化炭素ガスを前記圧縮機に供給する第２ガス流路と、
前記第２ガス流路に設けられ、前記制御装置により制御される第２ガス弁と、
を備える請求項５から１０のいずれか１項に記載の二酸化炭素供給システム。
【請求項１２】
吸収塔内で排ガス中の二酸化炭素ガスを吸収液に吸収させ、
再生塔内で前記吸収液から前記二酸化炭素ガスを放出させ、
第１排ガス流路に設けられた第１排ガス弁を制御装置により制御することで、前記吸収塔から排出された前記排ガスを前記第１排ガス流路を介して温室に供給する、
ことを含む二酸化炭素供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、二酸化炭素供給システムおよび二酸化炭素供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
農業分野では、温室などの植物生育環境に二酸化炭素を供給し、植物生育環境の二酸化炭素濃度を大気中の二酸化炭素濃度よりも高くすることで、植物の成長に必要な光合成を加速することが行われている。
【０００３】
温室への二酸化炭素の供給方法としては、二酸化炭素が充填されたボンベから温室に二酸化炭素を供給する方法や、温室内で燃料を燃焼させることで温室に二酸化炭素を供給する方法が一般的である。近年は、トリジェネレーションと呼ばれる技術により、小型の発電機を用いて電気、熱、二酸化炭素の３要素を温室に同時に供給する農業者の数が増大している。
【０００４】
実際の温室では、季節や天候や時間帯により温室内の温度は変動し、特に夏季の日中の温室内は自然光だけで高温になってしまう。この場合、温室への熱の供給は不要であると共に、温室内の空気を外気と交換することで温度上昇を抑える必要がある。
【０００５】
また、温室内の二酸化炭素濃度は一般に、光合成を促進するために１０００〜２０００ｐｐｍに保持されている。しかし、二酸化炭素濃度の低い外気を温室内に取り込むと温室内の二酸化炭素濃度が低下するため、光合成で消費される二酸化炭素を上回る二酸化炭素を温室に供給する必要がある。
【０００６】
さらに、二酸化炭素を含有する排ガスから二酸化炭素を分離・回収し、回収した二酸化炭素を化学反応の原料として利用したり、地球温暖化防止のために貯留したりする研究が広く行われている。二酸化炭素回収方法は分離技術の違いにより複数存在するが、現時点で最も進んだ技術はアミン系吸収液を使用した化学吸収法である。この技術では、二酸化炭素を回収する際に熱エネルギーが必要であることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５０７３２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
温暖な地区で夏季の晴天の日において、温室内の二酸化炭素濃度を光合成促進に最適な１０００〜２０００ｐｐｍに上昇させるために排ガスを供給すると、排ガスそのものが高温のため、温室内の温度は植物の成長には不適切なほど高温になってしまう。そのため、温室内の冷却が必要となる。
【０００９】
この際、ヒートポンプを利用して温室内の熱を温室外に排出する方法を用いると、電力が膨大となる。そこで、温室内の空気を外気と交換するのが一般的である。その結果、外気の二酸化炭素濃度が約４００ｐｐｍであることに起因して、温室内の二酸化炭素濃度は下がってしまう。
【００１０】
そこで、本発明の実施形態は、温室に二酸化炭素を適切に供給することが可能な二酸化炭素供給システムおよび二酸化炭素供給方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一の実施形態によれば、二酸化炭素供給システムは、排ガス中の二酸化炭素ガスを吸収液に吸収させる吸収塔を備える。前記システムはさらに、前記吸収液から前記二酸化炭素ガスを放出させる再生塔を備える。前記システムはさらに、前記吸収塔から排出された前記排ガスを温室に供給する第１排ガス流路を備える。前記システムはさらに、前記第１排ガス流路に設けられた第１排ガス弁を備える。前記システムはさらに、前記第１排ガス弁を制御する制御装置を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の実施形態によれば、温室に二酸化炭素を適切に供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の二酸化炭素供給システムの構成を示す模式図である。
【図２】第２実施形態の二酸化炭素供給システムの構成を示す模式図である。
【図３】第３実施形態の二酸化炭素供給システムの構成を示す模式図である。
【図４】第４実施形態の二酸化炭素供給システムの構成を示す模式図である。
【図５】第５実施形態の二酸化炭素供給システムの構成を示す模式図である。
【図６】第６実施形態の二酸化炭素供給システムの構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１から図６では、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の二酸化炭素供給システムの構成を示す模式図である。
【００１６】
図１の二酸化炭素供給システムは、植物栽培用の温室１に二酸化炭素を供給するシステムであり、動力源２と、発電機３と、熱交換器４と、二酸化炭素回収装置５と、制御装置６とを備えている。温室１は、計測装置１ａと、電気装置１ｂとを備え、二酸化炭素回収装置５は、吸収塔５ａと、再生塔５ｂと、リボイラ５ｃとを備えている。
【００１７】
図１の二酸化炭素供給システムはさらに、配管等で構成される流路１０〜１４、２０〜２２、３０〜３２、４０〜４２と、電線５０〜５２と、制御弁Ｆ１、Ｆ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｓ１、Ｓ２、Ｗ１とを備えている。
【００１８】
［温室１］
計測装置１ａは、温室１内の状態を示す物理量を計測し、計測した物理量を示す信号を制御装置６に出力する。物理量の例は、温室１内の二酸化炭素濃度、温度、および湿度である。計測装置１ａは例えば、二酸化炭素濃度を計測する濃度計と、温度を計測する温度計と、湿度を計測する湿度計とを含んでいる。
【００１９】
電気装置１ｂは、電気により動作する装置である。電気装置１ｂは例えば、温室１内の空気を循環させたり、温室１内の状態を調整したりするために使用される。電気装置１ｂの例は、空気循環器やポンプである。
【００２０】
［動力源２］
動力源２は、温室１の内部または近傍に配置されており、燃料を燃焼させて動力を発生する。動力源２は、例えばガスエンジンやガスタービンである。動力源２から排出された高温の排気ガスは、流路１３を介して熱交換器４に高温熱媒として供給される。また、動力源２の機能を維持するために、動力源２は一般に冷却水（例えば常温の水）により冷却される。その結果、冷却水が高温の熱水に変化し、熱水が流路４０に排出される。
【００２１】
流路４０は、流路４１と流路４２とに分岐している。流路４１に流入した熱水は、温室１に供給され、流路４２に流入した熱水は、余剰分として系外に供給される。このようにして、動力源２の熱が熱水として回収され、温室１や系外で利用される。制御弁Ｗ１は、流路４１に設けられており、温室１への熱水の供給を制御するために使用される。流路４１は熱水流路の一例であり、制御弁Ｗ１は熱水弁の一例である。
【００２２】
［発電機３］
発電機３は、動力源２に回転軸を介して接続されている。発電機３は、動力源２により駆動されて発電し、発電により得られた電気（電力）を電線５０に出力する。
【００２３】
電線５０は、電線５１と電線５２とに分岐している。電線５０に出力された電気は、電線５１を介して電気装置１ｂに供給され、電線５２を介して余剰分として系外に供給される。このようにして、発電機３で得られた電気が、温室１や系外で利用される。
【００２４】
［熱交換器４］
熱交換器４は、動力源２から排出された排ガスを流路１３から受け取り、排ガスと液体の水との熱交換を行う。その結果、液体の水が、排ガスの熱により水蒸気や高温の熱水に変化する。熱交換器４は、熱交換後の排ガスを流路１４に排出し、熱交換により発生した水蒸気を流路３０に排出する。なお、熱交換器４に流入する液体の水は、水蒸気を伴っていてもよい。
【００２５】
流路３０は、流路３１と流路３２とに分岐している。流路３１に流入した水蒸気は、リボイラ５ｃに供給され、流路３２に流入した水蒸気は、余剰分として系外に供給される。このようにして、熱交換器４で発生した水蒸気が、リボイラ５ｃや系外で利用される。制御弁Ｓ１は、流路３１に設けられており、リボイラ５ｃへの水蒸気の供給を制御するために使用される。制御弁Ｓ２は、流路３２に設けられており、系外への水蒸気の供給を制御するために使用される。
【００２６】
一方、熱交換により発生した熱水は、例えば流路４０に排出される。この熱水は、動力源２から排出された熱水と同様に、流路４１を介して温室１に供給され、流路４２を介して系外に供給される。このようにして、熱交換器４で発生した熱水が、温室１や系外で利用される。
【００２７】
［二酸化炭素回収装置５］
吸収塔５ａは、熱交換器４から排出された排ガスを流路１４から受け取り、排ガス中の二酸化炭素ガスを吸収液に吸収させる。吸収液は、例えばアミン系吸収液（水溶液）である。二酸化炭素ガスを吸収した吸収液（リッチ液）は、吸収塔５ａから排出され、再生塔５ｂに導入される。一方、二酸化炭素ガスが除去された排ガスは、吸収塔５ａから流路１０に排出される。この排ガスは一般に窒素酸化物を含有しているため、この窒素酸化物を流路１０上の脱硝装置により除去することが望ましい。窒素酸化物は例えば、アンモニア類を用いて脱硝される。
【００２８】
流路１０は、流路１１と流路１２とに分岐している。流路１１に流入した排ガスは、系外に排出され、流路１２に流入した排ガスは、温室１に供給される。このようにして、排ガス中に残存する二酸化炭素ガスが、温室１で利用される。制御弁Ｆ１は、流路１１に設けられており、系外への排ガスの排出を制御するために使用される。制御弁Ｆ２は、流路１２に設けられており、温室１への排ガスの供給を制御するために使用される。流路１２は第１排ガス流路の一例であり、制御弁Ｆ２は第１排ガス弁の一例である。
【００２９】
リボイラ５ｃは、熱交換器４で発生した水蒸気を流路３１から受け取り、再生塔５ｂから排出された吸収液を、水蒸気の熱を利用して加熱する。その結果、吸収液から水蒸気と二酸化炭素ガスが放出される。吸収液から放出された水蒸気と二酸化炭素ガスは、吸収液と共に再生塔５ｂに戻される。一方、吸収液を加熱した水蒸気は、流路３１を介して熱交換器４に戻される。
【００３０】
再生塔５ｂは、リボイラ５ｃから受け取った水蒸気と二酸化炭素ガスの熱を利用して、吸収塔５ａからの吸収液を加熱する。その結果、吸収液から二酸化炭素ガスと水蒸気が放出され、これらの二酸化炭素ガスと水蒸気が流路２０に排出される。二酸化炭素ガスを放出した吸収液（リーン液）は、再生塔５ｂから排出され、吸収塔５ａに戻される。
【００３１】
流路２０には、水蒸気を水に戻す凝縮器と、二酸化炭素ガスを水と分離する気液分離器が設けられている。その結果、流路２０から分岐した流路２１と流路２２に、高濃度の二酸化炭素ガスが流入する。流路２１内の二酸化炭素ガスは系外に供給され、流路２２内の二酸化炭素ガスは温室１に供給される。このようにして、吸収液から放出された二酸化炭素ガスが、温室１や系外で利用される。制御弁Ｃ１は、流路２１に設けられており、系外への二酸化炭素ガスの供給を制御するために使用される。制御弁Ｃ２は、流路２２に設けられており、温室１への二酸化炭素ガスの供給を制御するために使用される。流路２２は第１ガス流路の一例であり、制御弁Ｃ２は第１ガス弁の一例である。
【００３２】
［制御装置６］
制御装置６は、二酸化炭素供給システムの種々の動作を制御する。制御装置６の例は、プロセッサ、電気回路、ＰＣ（Personal Computer）などである。制御装置６は例えば、制御弁Ｆ１、Ｆ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｓ１、Ｓ２、Ｗ１の開度や、電気装置１ｂの動作を制御する。これにより、温室１への熱水、排ガス、二酸化炭素ガスの供給や、リボイラ５ｃへの水蒸気の供給や、発電機３からの電気による電気装置１ｂの動作を制御することが可能となる。
【００３３】
制御装置６は、計測装置１ａにより計測された物理量に基づいて、二酸化炭素供給システムの動作を制御することができる。例えば、制御装置６は、計測された二酸化炭素濃度に基づいて制御弁Ｆ２や制御弁Ｃ２を制御することで、温室１内の二酸化炭素濃度を調整することができる。また、制御装置６は、計測された温度や濃度に基づいて制御弁Ｗ１を制御することで、温室１内の温度や湿度を調整することができる。また、制御装置６は、計測された二酸化炭素濃度が高すぎる場合に、温室１内の二酸化炭素濃度を下げるために動力源２の回転数を低下させることや、これに伴う発電機３の出力低下に対処するために電気装置１ｂの消費電力を低減することができる。これは、計測された温度または湿度が高すぎる場合にも同様に適用可能である。
【００３４】
以下、図１の二酸化炭素供給システムの動作をより詳細に説明する。
【００３５】
流路１２から温室１に供給される排ガスは、低濃度の二酸化炭素（ＣＯ２）を含有している。この排ガスのＣＯ２濃度は、例えば０．５〜１．５％であり、具体的には１．０％程度（１００００ｐｐｍ程度）である。このような低ＣＯ２濃度の排ガスは、温室１全体に供給して、温室１全体のＣＯ２濃度を調整するのに適している。よって、本実施形態の制御装置６は、温室１全体のＣＯ２濃度を調整するために、流路１２上の制御弁Ｆ２の開度を制御する。本実施形態では例えば、制御弁Ｆ２を常時開放して、流路１２から温室１に排ガスを供給し続けてもよい。
【００３６】
計測装置１ａは、温室１内の典型的なＣＯ２濃度を計測可能な位置に設置されることが望ましい。本実施形態の制御装置６は、この計測装置１ａにより計測されるＣＯ２濃度が０．１〜０．２％（１０００〜２０００ｐｐｍ）に保持されるように、制御弁Ｆ２の開度を制御する。これにより、温室１内のＣＯ２濃度を、光合成を促進するのに適した値に制御することが可能となる。
【００３７】
流路１２内の排ガスの温度は、例えば３５〜４５℃であり、具体的には４０℃程度である。このような排ガスによれば、温室１内の温度を大きく変えずに、温室１内のＣＯ２濃度を制御することができる。温室１内の温度は、流路４１から温室１に供給される熱水を制御弁Ｗ１により調整することで制御可能である。
【００３８】
一方、流路２２から温室１に供給される二酸化炭素ガスは、高濃度のＣＯ２を含有している。この二酸化炭素ガスのＣＯ２濃度は、例えば９９％以上である。このような高ＣＯ２濃度の二酸化炭素ガスは、光合成を行う葉のそばに少量を供給することが望ましい。これにより、この二酸化炭素ガスを効率よく利用することが可能となる。
【００３９】
この場合、計測装置１ａはさらに、葉のそばのＣＯ２濃度を計測する濃度計を含んでいてもよい。制御装置６は、この濃度計により計測されるＣＯ２濃度が所定値または所定範囲に維持されるように、流路２２上の制御弁Ｃ２の開度を制御する。
【００４０】
また、計測装置１ａは、温室１内の典型的な温度や湿度を計測可能な位置に設置されることが望ましい。制御装置６は、この計測装置１ａにより計測される温度や湿度が光合成に適した値に保持されるように、流路４１上の制御弁Ｗ１の開度を制御して、温室１に供給する熱水の量を制御する。これにより、温室１内の温度や湿度を、光合成を促進するのに適した値に制御することが可能となる。流路４１内の熱水の温度は、例えば６０℃程度である。
【００４１】
なお、温室１内のＣＯ２濃度、温度、および湿度は、温室１内の空気を循環させながら制御してもよいし、温室１内の空気を換気しながら制御してもよい。
【００４２】
以上のように、本実施形態の二酸化炭素供給システムは、吸収塔５ａからの排ガスにより温室１内のＣＯ２濃度を制御する。よって、本実施形態によれば、低ＣＯ２濃度の排ガスにより温室１内のＣＯ２濃度を適切に制御することが可能となる。
【００４３】
また、本実施形態の二酸化炭素供給システムは、再生塔５ｂからの二酸化炭素ガスにより温室１内のＣＯ２濃度を制御する。よって、本実施形態によれば、高ＣＯ２濃度の二酸化炭素ガスにより温室１内のＣＯ２濃度を適切に制御することが可能となる。
【００４４】
また、本実施形態の二酸化炭素供給システムは、動力源２や熱交換器４からの熱水により温室１内の温度や湿度を制御する。よって、本実施形態によれば、熱水を有効利用することで温室１内の温度や湿度を制御することが可能となる。
【００４５】
本実施形態によれば、温室１での植物栽培において、効率よく温室１に電気、熱、二酸化炭素を供給することや、余剰の電気、熱、二酸化炭素を系外で有効活用することが可能となる。
【００４６】
（第２実施形態）
図２は、第２実施形態の二酸化炭素供給システムの構成を示す模式図である。
【００４７】
図２の二酸化炭素供給システムは、図１に示す構成要素に加え、流路１３から分岐した流路１５と、流路１５に設けられた制御弁Ｆ３とを備えている。流路１５は第２排ガス流路の一例であり、制御弁Ｆ３は第２排ガス弁の一例である。
【００４８】
流路１５は、動力源２から熱交換器４へと向かう流路１３を流れる排ガスを温室１に供給するように設置されている。制御弁Ｆ３は、流路１５から温室１への排ガスの供給を制御するために使用される。制御弁Ｆ３が開放されると、流路１３を流れる排ガスの一部が流路１５を介して温室１に供給される。流路１５には脱硝装置を設けてもよい。制御弁Ｆ３の開度は、制御装置６により制御される。
【００４９】
流路１５から温室１に供給される排ガスは、高濃度のＣＯ２を含有している。この排ガスのＣＯ２濃度は、例えば数％〜十数％であり、具体的には１０．０％程度（１０００００ｐｐｍ程度）である。このような高ＣＯ２濃度の二酸化炭素ガスは、光合成を行う葉のそばに少量を供給することが望ましい。これにより、この二酸化炭素ガスを効率よく利用することが可能となる。
【００５０】
この場合、計測装置１ａはさらに、葉のそばのＣＯ２濃度を計測する濃度計を含んでいてもよい。制御装置６は、この濃度計により計測されるＣＯ２濃度が所定値または所定範囲に維持されるように、流路１５上の制御弁Ｆ３の開度を制御する。
【００５１】
ただし、流路１５の排ガスのＣＯ２濃度は高濃度とはいっても、流路２２の二酸化炭素ガスのＣＯ２濃度よりは低濃度である。よって、流路１５の排ガスは、流路１２の排ガスと同様に、温室１全体のＣＯ２濃度を調整するために使用してもよい。この場合、制御装置６は、計測装置１ａにより計測される温室１内の典型的なＣＯ２濃度が０．１〜０．２％（１０００〜２０００ｐｐｍ）に保持されるように、制御弁Ｆ３の開度を制御する。流路１５の排ガスを温室１全体に供給すると、温室１内のＣＯ２濃度が急激に上昇する可能性があることから、流路１５の排ガスは、温室１内の空気を換気しながら温室１に供給することが望ましい。一方、流路１５の排ガスを温室１全体に供給する時間が短い場合などには、必ずしも温室１内の空気を換気しなくともよい。
【００５２】
動力源２から直接取り出した流路１５の排ガスの温度は、例えば数１００℃である。しかし、温室１に併設される動力源２は比較的小型であることが多く、その排ガス流量は多くないため、温室１に導入されると比較的速やかに温度が低下する。このような排ガスによれば、例えば温室１が冷え切っている場合に、温室１内の温度を速やかに上昇させることが可能となる。一方、温室１内の温度を大きく変えたくない場合には、流路１５の排ガスは、温室１内の空気を換気しながら温室１に供給することが望ましい。
【００５３】
以上のように、本実施形態の二酸化炭素供給システムは、動力源２からの排ガスにより温室１内のＣＯ２濃度を制御する。よって、本実施形態によれば、ＣＯ２濃度や温度がある程度高い排ガスにより温室１内のＣＯ２濃度や温度を適切に制御することが可能となる。
【００５４】
（第３実施形態）
図３は、第３実施形態の二酸化炭素供給システムの構成を示す模式図である。
【００５５】
図３の二酸化炭素供給システムは、図１に示す構成要素に加え、流路１４から分岐した流路１６と、流路１６に設けられた制御弁Ｆ４とを備えている。流路１６は第３排ガス流路の一例であり、制御弁Ｆ４は第３排ガス弁の一例である。
【００５６】
流路１６は、熱交換器４から吸収塔５ａへと向かう流路１４を流れる排ガスを温室１に供給するように設置されている。制御弁Ｆ４は、流路１６から温室１への排ガスの供給を制御するために使用される。制御弁Ｆ４が開放されると、流路１４を流れる排ガスの一部が流路１６を介して温室１に供給される。流路１６には脱硝装置を設けてもよい。制御弁Ｆ４の開度は、制御装置６により制御される。
【００５７】
流路１６から温室１に供給される排ガスは、高濃度のＣＯ２を含有している。この排ガスのＣＯ２濃度は、例えば数％〜十数％であり、具体的には１０．０％程度（１０００００ｐｐｍ程度）である。このような高ＣＯ２濃度の二酸化炭素ガスは、光合成を行う葉のそばに少量を供給することが望ましい。これにより、この二酸化炭素ガスを効率よく利用することが可能となる。
【００５８】
この場合、計測装置１ａはさらに、葉のそばのＣＯ２濃度を計測する濃度計を含んでいてもよい。制御装置６は、この濃度計により計測されるＣＯ２濃度が所定値または所定範囲に維持されるように、流路１６上の制御弁Ｆ４の開度を制御する。
【００５９】
ただし、流路１６の排ガスのＣＯ２濃度は高濃度とはいっても、流路２２の二酸化炭素ガスのＣＯ２濃度よりは低濃度である。よって、流路１６の排ガスは、流路１２の排ガスと同様に、温室１全体のＣＯ２濃度を調整するために使用してもよい。この場合、制御装置６は、計測装置１ａにより計測される温室１内の典型的なＣＯ２濃度が０．１〜０．２％（１０００〜２０００ｐｐｍ）に保持されるように、制御弁Ｆ４の開度を制御する。流路１６の排ガスを温室１全体に供給すると、温室１内のＣＯ２濃度が急激に上昇する可能性があることから、流路１６の排ガスは、温室１内の空気を換気しながら温室１に供給することが望ましい。一方、流路１６の排ガスを温室１全体に供給する時間が短い場合などには、必ずしも温室１内の空気を換気しなくともよい。
【００６０】
流路１６の排ガスの温度は、例えば８０〜１２０℃であり、具体的には１００℃程度である。このような排ガスによれば、例えば温室１が冷え切っている場合に、温室１内の温度を速やかに上昇させることが可能となる。一方、温室１内の温度を大きく変えたくない場合には、流路１６の排ガスは、温室１内の空気を換気しながら温室１に供給することが望ましい。
【００６１】
以上のように、本実施形態の二酸化炭素供給システムは、熱交換器４からの排ガスにより温室１内のＣＯ２濃度を制御する。よって、本実施形態によれば、ＣＯ２濃度や温度がある程度高い排ガスにより温室１内のＣＯ２濃度や温度を適切に制御することが可能となる。
【００６２】
（第４実施形態）
図４は、第４実施形態の二酸化炭素供給システムの構成を示す模式図である。
【００６３】
図４の二酸化炭素供給システムは、図１に示す構成要素に加え、流路３２から分岐した流路３３と、流路３３に設けられた制御弁Ｓ３とを備えている。流路３３は第１水蒸気流路の一例であり、制御弁Ｓ３は第１水蒸気弁の一例である。
【００６４】
流路３３は、熱交換器４から系外に向かう流路３２を流れる水蒸気を温室１に供給するように設置されている。制御弁Ｓ３は、流路３３から温室１への水蒸気の供給を制御するために使用される。制御弁Ｓ３が開放されると、流路３２を流れる水蒸気の少なくとも一部が流路３３を介して温室１に供給される。制御弁Ｓ３の開度は、制御装置６により制御される。
【００６５】
この場合、計測装置１ａは、温室１内の典型的な温度や湿度を計測可能な位置に設置されることが望ましい。制御装置６は、この計測装置１ａにより計測される温度や湿度が光合成に適した値に保持されるように、流路３３上の制御弁Ｓ３の開度を制御して、温室１に供給する水蒸気の量を制御する。これにより、温室１内の温度や湿度を、光合成を促進するのに適した値に制御することが可能となる。この水蒸気は例えば、温室１全体の温度や湿度を調整するために、温室１全体に供給される。
【００６６】
温室１内の湿度は、光合成を促進するための要素である。光合成は、葉の裏にある気孔から二酸化炭素が取り込まれることで開始される。また、植物内の水分量を調整するために、葉の周囲の湿度が低いと葉からの水蒸気放散を防ぐために気孔が閉じ、逆に葉の周囲の湿度が高いと気孔が開くことが知られている。二酸化炭素を気孔から取り込ませるためには、温室１内の湿度をある程度高く保ち、気孔を開けておく必要がある。本実施形態によれば、温室１内に水蒸気を供給することで、温室１内の湿度を適切に調整することが可能となる。
【００６７】
なお、制御弁Ｗ１が設けられた流路４１と、制御弁Ｓ３が設けられた流路３３に関しては、両方を二酸化炭素供給システムに設置してもよいし、一方のみを二酸化炭素供給システムに設置してもよい。
【００６８】
（第５実施形態）
図５は、第５実施形態の二酸化炭素供給システムの構成を示す模式図である。
【００６９】
図５の二酸化炭素供給システムは、図１に示す構成要素に加え、流路３０から分岐した流路３４と、流路３４に設けられた制御弁Ｓ４と、流路３４に接続された蒸気タービン７と、蒸気タービン７に接続された流路３５とを備えている。流路３４は第２水蒸気流路の一例であり、制御弁Ｓ４は第２水蒸気弁の一例である。
【００７０】
流路３４は、熱交換器４から延伸する流路３０を流れる水蒸気を蒸気タービン７に供給するように設置されている。制御弁Ｓ４は、流路３４から蒸気タービン７への水蒸気の供給を制御するために使用される。制御弁Ｓ４が開放されると、流路３０を流れる水蒸気の一部が流路３４を介して蒸気タービン７に供給される。制御弁Ｓ４の開度は、制御装置６により制御される。
【００７１】
蒸気タービン７は、動力源２と発電機３とに回転軸を介して接続されている。発電機３は、動力源２と蒸気タービン７により駆動されて発電し、発電により得られた電気を電線５０に出力する。このように、蒸気タービン７は、発電機３を動力源２と共に駆動する第２の動力源として機能する。蒸気タービン７を通過した水蒸気は、流路３５に排出され、流路３５から流路３１に流入する。
【００７２】
本実施形態によれば、熱交換器４からの水蒸気を蒸気タービン７にも供給することで、発電機３による発電量を増加させることが可能となる。
【００７３】
（第６実施形態）
図６は、第６実施形態の二酸化炭素供給システムの構成を示す模式図である。
【００７４】
図６の二酸化炭素供給システムは、図１に示す構成要素に加え、流路２０から分岐した流路２３と、流路２３に設けられた制御弁Ｃ３と、流路２３に接続された圧縮機８と、圧縮機８に接続された流路２４とを備えている。流路２３は第２ガス流路の一例であり、制御弁Ｃ３は第２ガス弁の一例である。
【００７５】
流路２３は、再生塔５ｂから延伸する流路２０を流れる二酸化炭素ガスを圧縮機８に供給するように設置されている。制御弁Ｃ３は、流路２３から圧縮機８への二酸化炭素ガスの供給を制御するために使用される。制御弁Ｃ３が開放されると、流路２０を流れる二酸化炭素ガスの一部が流路２３を介して圧縮機８に導入される。制御弁Ｃ３の開度は、制御装置６により制御される。
【００７６】
圧縮機８は、動力源２と発電機３とに回転軸を介して接続されている。圧縮機８は、動力源２により駆動されることで、流路２３から圧縮機８に導入された二酸化炭素ガスを圧縮し、高圧の二酸化炭素ガスを流路２４に排出する。その結果、高圧の二酸化炭素ガスが流路２４を介して系外に供給される。
【００７７】
本実施形態によれば、系外に供給する二酸化炭素ガスを、利用しやすいように圧縮することが可能となる。さらに、本実施形態によれば、二酸化炭素ガスの圧縮を、二酸化炭素供給システム内の動力源２を利用して実行することが可能となる。
【００７８】
なお、第１から第６実施形態の二酸化炭素供給システムの構成は、互いに組み合わせて適用してもよい。例えば、第１実施形態の二酸化炭素供給システムに、第２実施形態の流路１５および制御弁Ｆ３と、第３実施形態の流路１６および制御弁Ｆ４とを設置してもよい。また、第５実施形態の二酸化炭素供給システムに、第６実施形態の圧縮機８等を設置してもよい。
【００７９】
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規なシステムおよび方法は、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明したシステムおよび方法の形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。
【符号の説明】
【００８０】
１：温室、１ａ：計測装置、１ｂ：電気装置、２：動力源、３：発電機、
４：熱交換器、５：二酸化炭素回収装置、５ａ：吸収塔、５ｂ：再生塔、
５ｃ：リボイラ、６：制御装置、７：蒸気タービン、８：圧縮機、
１０〜１６、２０〜２４、３０〜３５、４０〜４２：流路、５０〜５２：電線、
Ｆ１〜Ｆ４、Ｃ１〜Ｃ３、Ｓ１〜Ｓ４、Ｗ１：制御弁
【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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