(57)【要約】  本発明は、燃焼煙の二酸化炭素を低減するための装置（１）に関する。この装置は、少なくとも一つの作動チャンバ（３）内にある少なくとも一つの煙導入管（２）と、少なくとも一つの処理済みガス用の排出管（４）とを含む。少なくとも一つのチャンバ（３）は、煙導入管（２）と排出管（４）との間の煙通路に沿って配置される少なくとも一つの植物（１０）を有する。煙は循環中に、植物（１０）の表面に当たる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼煙に含まれる二酸化炭素を低減する二酸化炭素低減装置であって、少なくとも一つの作動チャンバ（３）内にある少なくとも一つの煙導入管（２）と、少なくとも一つの処理済みガス用の排出管（４）とを含み、
前記少なくとも一つの作動チャンバ（３）は、前記煙導入管（２）と排出管（４）との間の煙通路に沿って配置された複数の植物（１０）を有し、
前記煙は循環中に前記植物の表面に当たることを特徴とする二酸化炭素低減装置。
【請求項２】
前記少なくとも一つの植物（１０）は、葉が表面的に成長する種類であり、前記少なくとも一つの植物（１０）は、その寿命、成長および発育活動を、葉緑素の光合成に基づいていることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素低減装置。
【請求項３】
前記少なくとも一つの植物（１０）は、不活性な基板内に根をもち、水栽培と呼ばれる技術により、水と、天然の植物がミネラル栄養とともに通常摂取する必須元素の基となる必要な化合物とからなる栄養液により灌漑されることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素低減装置。
【請求項４】
前記二酸化炭素低減装置が、前記各作動チャンバ（３）全体を占める煙通路に配置されたライン（５）に沿って互いに並列した複数の前記植物を有することを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素低減装置。
【請求項５】
前記二酸化炭素低減装置が、前記各作動チャンバ全体を占め、互いに平行な複数のライン（５）を有することを特徴とする請求項４に記載の二酸化炭素低減装置。
【請求項６】
前記作動チャンバ（３）は複数が連続して相互に配置され、第１の作動チャンバ（３）の煙排出管（４）が、次のチャンバの導入管（２）と一致していることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素低減装置。
【請求項７】
前記連続的なチャンバ（３）は各植物（１０）を収容する連続する通路（６）がラビリンス状になるように互いに配置され、該ラビリンス状の通路は強制的なルートを規定し、植物（１０）に干渉して煙の流れが植物（１０）に当たるようにすることを特徴とする請求項６に記載の二酸化炭素低減装置。
【請求項８】
連続的なチャンバ（３）の数は、構造要求上課せられる幅と高さとを有する通路（６）であって、下記式で決定されることになる全長を有する通路（６）を規定する請求項６に記載の二酸化炭素低減装置。
【数３】
2011527627.tif 000005
ここで、Ｒａｓｉｎｔは、（吸収されるＣＯ２のｋｇ）／（葉の表面積１ｍ２あたりの露光時間ｈ）で表されるＣＯ２の最大吸収係数であり、
Ｈ、Ｂ、Ｌはそれぞれ、メートルで表される前記通路（６）の高さ、幅および長さであり、
Ｓは、（葉の面積（ｍ２））／（通路（６）の側面の面積（ｍ２））で表される特定の葉の表面であり、
Ｑｍは、単位時間あたりのｋｇで表されるＣＯ２の質量容量であり、
Ｑｖは、単位時間あたりのｍ３で表されるＣＯ２の容積容量であり、
Ｆは、ＣＯ２の低減係数である。
【請求項９】
前記少なくとも一つのチャンバ（３）は、少なくとも一つの植物（１０）それぞれについて、光合成プロセスを進めるのに適した照射をするための少なくとも一つの光源（１１）を有することを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素低減装置。
【請求項１０】
前記少なくとも一つの光源（１１）は、冷光の光源であり、光を均一に照射するために細長いチューブ形状を有することを特徴とする請求項９に記載の二酸化炭素低減装置。
【請求項１１】
前記二酸化炭素低減装置が、前記少なくとも一つの導入管（２）と前記少なくとも一つの導出管（４）を遮断して煙の流れを反転させ、前記二つの管（８、７）の機能を交代させる適切なバルブ群（７、８）を有することを特徴とする請求項１から１０の何れかに記載の二酸化炭素低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼煙に含まれる二酸化炭素を低減するための二酸化炭素低減装置に関し、特に有機物の燃焼煙に適し、また焼却炉、エネルギー装置の廃棄物および他の燃焼装置の下流に使用するのに適した二酸化炭素低減装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物熱源装置は実際には、廃棄物自体の熱含有を利用し、水（または他の流体）を加熱し、最終的には電気エネルギーを生成し、または加熱した水を暖気する部屋や領域に搬送可能な廃棄物焼却炉を意味する。したがってエネルギーを生成することなく、熱で廃棄物を破壊するだけの旧い焼却炉とは異なる。廃棄物熱源装置の利用は、ごみが山積する問題の解決になる。
【０００３】
焼却炉は、基本的には廃棄物処理に利用され、高温燃焼プロセス（焼却）により最終的にはガス状流出物、灰および塵埃が生成される。これらの各装置は、大気に煙を放出している（燃焼したガス、僅かな割合の揮発および／または浮遊不燃焼物、微量の二酸化炭素および他の成分）。実際には、このような放出は、廃棄物熱源装置や燃焼炉の主な問題となる。
【０００４】
このような放出に起因する大気汚染は、実際には克服することが困難である。特に、スラグ（揮発および／または浮遊する不燃焼物）を取り除くのに適した幾つかのフィルターユニットは存在するものの、二酸化炭素（ＣＯ２）濃度を直接減少させることはできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の主な目的は、燃焼煙に含まれる二酸化炭素を低減させる装置を提供することである。このような技術目的の範囲内で、本発明の他の目的は、管理・維持が容易な、排気煙に含まれる二酸化炭素の低減装置を提供することである。
【０００６】
本発明の他の目的は、商業や工業／農業／食品産業に有用な植物の早急な発育や成長に適しており、燃焼煙中の二酸化炭素の低減装置を提供することである。
【０００７】
本発明の更なる目的は、安価で、比較的単純に実用化でき、また安全に使用できる、燃焼煙に含まれる二酸化炭素の低減装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
これらの目的は、本発明の燃焼煙中に含まれる二酸化炭素を低減する装置により達成される。この装置は、少なくとも一つの作動チャンバ内に少なくとも一つの煙導入管と、処理されるガス用の少なくとも一つの排出管内を有し、前記少なくとも一つのチャンバには、導入管から排出管への煙通路に沿って配置された少なくとも一つの植物が含まれ、前記煙はその循環中に前記植物の表面に当たることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
添付の図面に非限定的に例示された、燃焼煙に含まれる二酸化炭素を低減する装置の好適かつ非限定的態様の詳細な説明により、本発明をさらに詳細に説明する。
【図１】図１は、本発明に係る燃焼煙に含まれる二酸化炭素を低減する装置の概略図である。
【図２】図２は、装置の詳細を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
これらの図面を詳細に参照すると、符号１は、燃焼煙に含まれる二酸化炭素を低減する装置を包括的に表す。  
装置１は、少なくとも一つの作動チャンバ３内にある少なくとも一つの煙導入管２と、少なくとも一つの処理済みガス用の排出管４をもつ。  
前記少なくとも一つのチャンバ３は、前記導入管２から排出管４の煙通路に沿って配置された少なくとも一つの植物１０をもつ。  
前記植物１０は、煙の循環中に煙がチャンバ３に沿って流れ、植物１０の表面に当たるように配置される。  
煙のＣＯ２含有量の高さは、植物１０の葉緑素の光合成を特に効率化し迅速化する要素となる。  
葉緑素の光合成とは、光の存在下でＣＯ２と水から出発する緑色植物が有機物を生成する一連の反応である。葉緑素を通じて、太陽エネルギー（光）が、植物の生存に利用可能な化学エネルギーの形態に変換される。
【００１１】
酸素発生型光合成の有機物は、グルコース（Ｃ６Ｈ１２Ｏ６）であり、これは最も普及している単糖類の炭水化物である。グルコースから、例えばデンプン（植物内での炭素の集合体）やショ糖（植物内での炭素の主なキャリア）の様な他の様々な高分子が形成される。有機物に変換される炭素と水素は、それぞれ大気由来の二酸化炭素（ＣＯ２）と水（Ｈ２Ｏ）により提供される。酸素発生型光合成の殆ど全てが、水（Ｈ２Ｏ）から水素を得る植物と藻類によって行われている。
【００１２】
この場合、プロセスを概要する化学反応は、以下のようになる。
６ＣＯ２＋６Ｈ２Ｏ＋６８６キロカロリー／モル→Ｃ６Ｈ１２Ｏ６＋６Ｏ２
【００１３】
詳細な分析によれば、ＣＯ２を１ｋｇ吸収するために、各葉は０．４０９ｋｇの水を使用してＯ２を０．７２７ｋｇ生成し、そのでんぷん質体は０．６８２ｋｇ増加する。
【００１４】
ＣＯ２を発生させる工業的プロセスは、異なる二つの燃焼タイプがある。  
ａ）窒素なしで、煙が殆ど全てＣＯ２からなる燃焼  
ｂ）前記よりも煙の体積が高く、ＣＯ２濃度が１０〜１５％の大気中での燃焼。
【００１５】
本発明に係る装置１は、どの様な「バーナ」にも適しており、特に、上記ａ）で定義される燃焼（以下、「ａタイプ燃焼」とする）に適している。少なくとも一つの植物１０は、葉が表面的に成長する種類（ｔｈｅ  ｔｙｐｅ  ｗｉｔｈ  ｓｕｐｅｒｆｉｃｉａｌ  ｌｅａｆ  ｇｒｏｗｔｈ）であり；実際に、チャンバ３内に配置される各植物１０は、葉緑素の光合成により、生命活動、成長活動、発育活動を行うことが重要である。この少なくとも一つの植物１０は、不活性な基板（ｉｎｅｒｔ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）上に根をもち、水耕と呼ばれる技術に係る通常ミネラル栄養素とともに摂取される必須元素を運ぶために必要な化合物と水とからなる栄養液に灌漑される。この技術は、ハイドロカルチャーの名で知られている。
【００１６】
特定の実用性と使用目的に対応する実施態様によれば、植物１０は複数あり、各作動チャンバ３全体を占める煙通路５に配置されたライン５に沿って相互に並んでいる。煙中の二酸化炭素低減効率を上げるには、適切には、互いに平行なライン５が複数存在し、各作動チャンバ３全体を占めている。
【００１７】
煙が装置１を通過した後の残留二酸化炭素を最小化する目標を常に追求するべく、装置１には、第１のチャンバ３の煙排気管４が、次のチャンバの導入管２に一致するように、相互に連続して配置された複数の作動チャンバ３があることが好適である。連続するチャンバ３は、各植物１０を収容する連続する通路６がラビリンス状になるように互いに配置される。このラビリンスは強制的なルートを規定し、植物１０に干渉して煙の流れが植物１０に当たるようにする。煙（二酸化炭素が大量に含まれる）が植物１０へ当たることで、光合成プロセスのために必要とされる全二酸化炭素の摂取を容易にし、酸素分子を放出する。この光の存在下での葉緑素の光合成の有効性は、（吸収されたＣＯ２のｋｇ）／（葉の表面積１ｍ２あたりのｈ）（ここでｈは、時間で表される露光時間）で表されるＣＯ２の吸収係数により規定されるＲの量により定義される。
【００１８】
Ｒ＝（吸収されたＣＯ２のｋｇ）／（葉の表面積１ｍ２あたりの露光時間ｈ）
【００１９】
このＲの量は、実際にはＣＯ２の吸収係数を表しており、照度Ｉと煙に含まれる二酸化炭素の炭素濃度に直接左右される。一般的には、下記の関係となる。
【数１】
2011527627.tif 000003
【００２０】
両導関数は、事実上ＩとＣが限界値、すなわちＩはＩａｓｉｎｔ、ＣはＣａｓｉｎｔになることでゼロに低減される。これら限界値より大きい吸収係数ＲはＲａｓｉｎｔとして定義される最大値に近づく。連続するチャンバ３の数により、構造要求上課される幅Ｂと高さＨとを有する通路６であって、下記式により決定されることになる全長Ｌを有する通路６が規定される。
【００２１】
【数２】
2011527627.tif 000004
ここで、Ｒａｓｉｎｔは、（吸収されるＣＯ２のｋｇ）／（葉の表面積１ｍ２あたりの露光時間ｈ）で表されるＣＯ２の最大吸収係数であり；Ｈ、Ｂ、Ｌはそれぞれ、メートルで表される前記通路６の高さ、幅および長さであり；Ｓは、（葉の面積（ｍ２））／（通路６の側面の面積（ｍ２））で表される特定の葉の表面であり；Ｑｍは、単位時間あたりのｋｇで表されるＣＯ２の質量容量であり；Ｑｖは、単位時間あたりのｍ３で表されるＣＯ２の容積容量であり；Ｆは、ＣＯ２の低減係数である。
【００２２】
本発明に係る装置１の一般的な低減係数Ｆは、９０％程度である。
【００２３】
少なくとも一つのチャンバ３は、少なくとも一つの植物１０をそれぞれ照射するための少なくとも一つの光源１１をもち、この照明は光合成プロセスを進めるのに適している。積極的には、この少なくとも一つの光源１１は冷光型としても良く、光を均一に配光するために細長いチューブ形状であっても良い。また、装置１は、導入管２と前記排出管４を遮断し、煙の流れを反転させて前記二つの管２および４の機能を交代させるバルブ群７および８を有しても良い。
【００２４】
装置１内部での煙の流れを反転できることで、特に二酸化炭素が豊富な煙の入り口に配置され、最初に煙にぶつかる植物１０を有利にし、非常に激しく作用（葉緑素の光合成に関して）させるが、その後反転させた際には、排気口に位置する植物１０（したがって、それまでは二酸化炭素の含有量が低減した煙が当たっていたもの）を有利にする。この交代により、植物１０の理想的な利用が可能となり、装置１自体の最大効率の達成を確保できる。
【００２５】
本発明に係る装置１は、積極的には、それぞれが照明段階と暗転段階を交互に行って、植物が（ブドウ糖Ｃ６Ｈ１２Ｏ６に由来する）デンプンを形成し代謝できるように、同一の二つの重複したラビリンスから構成されてもよい（同様に、チャンバ３の連続より構成されてもよい）。一例として、以下に、本発明に係る装置１の一実施形態について詳細を説明する。
【００２６】
以下に説明する装置１は、処理能力約３トン／ｈ、二酸化炭素排出フロー率ＱＭ＝３２００ｋｇ／ｈ（ＱＶは約１６００ｍ３／ｈ）のタイプａ）ヒータに適用可能である。
【００２７】
試作品試験では、ＳＨＲａｓｉｎｔの値を０．６とした。  
吸収量を二酸化炭素の９０％に相当する設定にすると（２８８０ｋｇ／ｈ）、チャンバ３を７２個として長さＬ＝２６４０ｍが得られる。各チャンバは横０．５ｍ、長さ３８．４ｍである。
【００２８】
したがって、装置１は、横３８ｍ、高さ５ｍの正方形の面を有する。簡単にするため、気体流は、ベース群９を形成する通路４（各チャンバ３の側壁とその内部を構成する平行なライン５の間で区切られる）に送られる。図１に示すように、本実施例では、装置１は互いに連続する１８個のベース群９からなる。
【００２９】
ラインＳは、適当なパネルから構成され、パネル両面に、多数の葉が発育するツル性植物１０が水耕栽培されている。このパネルは、区切りバー（ｓｅｃｔｉｏｎ  ｂａｒｓ）を有する適当な金属構造で支持され、それぞれが長さ３８.４メートルの隣り合うポータルを形成し、高さ５メートルの金属製区切りバーのピラーで６.４メートル毎に支持される。これらのポータルは、上部と底部にボルト止めされたクロスセクションバーにより互いに連結される。各ポータル１２は、幅３．２メートル、高さ５メートルのパネルを支持する。このパネルは、例えば厚さ３０ミリの複合材料からなり、両面には、例えば１００ミリ程度互いに離間した複数の小孔が備えられて、ツル性植物が固定しやすい最適な表面を構成するように設計されている。各パネルには、その底部に適当なダクトが備えられている。このダクトには、植物の根のために水耕支援材が含まれており、パネルの端部に配置されたプラスチック材の垂直管を通じて一滴ずつ含浸させ上部に配置された管により提供されるのに適している。
【００３０】
各ポータルのパネルは、複数のヒンジ金属連結部により互いに横方向に連結され、端部が半円筒形状のラバーシール等で覆われ、間隙ガスのシールを確保している。定期的なメンテナンスは、高さ約１２メートルのクレーンにより、対応するポータルから一以上のパネル列を上部から引き抜いて行う。
【００３１】
３６個の同一ポータルが、相互に０．５メートルの距離を隔てて並列する。これらのポータルは、上部と底部にボルト止めされたクロスセクションバーにより互いに連結される。
【００３２】
それぞれ隣り合う一対のパネルラインでの各ポータルの間の間隔は、連続する「屋根」により覆われている。この「屋根」は、パネルと同様の材料からなり、寸法が３．２メートル×１．０メートルであり前記クレーンにより昇降可能である。各「屋根」には、二つの冷光垂直照明管（ｄｕａｌ  ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｃｏｌｄ  ｌｉｇｈｔ  ｌｉｇｈｔｉｎｇ  ｔｕｂｅ）が堅く懸架されており、各照明管は５０ワットの電力を有する。総計１８２４本の照明管に費やされる電力は約９２キロワットである。
【００３３】
導管システムと３つのガス変位バルブ（バルブ群７および８）を通じて、より多く利用される初期領域の葉と最終領域の葉が周期的に置き換えられるように、ガス流自体の反転が可能である。したがって、連続する群９の数は偶数であることが適しており、導入管２と排出管４の両者が装置１の同じ側に配置される。
【００３４】
本発明に係る装置１は、好適には、煙に含まれる二酸化炭素の量を大幅に確実に低減できることが重要であり、これにより、装置１の操作が容易になり、また最適な部品の維持管理が可能となる。しかしながら、このような装置１は、異なる用途、例えば、装置１内部の植物を急速に成長させる目的でも使用できる。
【００３５】
（内部の植物の最適な環境条件により確実にされる）急速な成長は、（通常の、大気条件での温室内の栽培と比較して）短期間で所望の商業用サイズの植物を得るのを可能にする。したがって、本発明に係る装置１を使用して、排気煙中の二酸化炭素の低減効果を得るとともに、多様な商業目的の植物の（市販目的の）栽培を行うこともできる。実際に、食用目的で（人間または動物用に）鑑賞植物の栽培を検討することが可能である。実際に、チャンバ３内での植物の成長促進により、非常に小さなサイズから商業用サイズに迅速に成長させることができる。
【００３６】
このように、本発明が意図する目的を達成できることがわかる。
【００３７】
本発明は、このように、本発明の概念の範囲内でさまざまに変更し改変することが可能である。さらに、詳細はすべて他の技術的に同等のものに置き換えることができる。図面に示された実施形態において具体的な実施例を参照して説明した各特徴は、実際には、他の実施形態における実施例に関わる他の異なる特徴と交換することができる。なお、万一本特許出願の審査中に公知となったものがあったとしても、特許請求の範囲には記載されてはいないが、特許請求の範囲から放棄されるわけではない。
【００３８】
本発明の実施形態は、本発明を対象とする製品または関連する製品の法律や規制条項を率先的に遵守して実施される。また、必要に応じ、特に安全性や環境汚染または健康に関する基準について、関連機関による認可を受けて実施される、
【００３９】
本発明の実施に際しては、使用される材料、形状およびサイズは何ら限定されず、特許請求の範囲で保護される範囲から逸脱しない範囲で、必要に応じたものとすることができる。
【図１】
2011527627.tif 000006
【図２】
2011527627.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成22年3月25日(2010.3.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼煙に含まれる二酸化炭素を低減する二酸化炭素低減装置であって、少なくとも一つの作動チャンバ（３）内にある少なくとも一つの煙導入管（２）と、少なくとも一つの処理済みガス用の排出管（４）とを含み、
前記少なくとも一つの作動チャンバ（３）は、前記煙導入管（２）と排出管（４）との間の煙通路に沿って配置された複数の植物（１０）を有し、
前記煙は循環中に前記植物の表面に当たり、
前記植物は、前記各作動チャンバ（３）全体を占める煙通路に配置され、互いに平行な複数のライン（５）に沿って相互に並列していることを特徴とする二酸化炭素低減装置。
【請求項２】
前記植物（１０）の少なくとも一つは、葉が表面的に成長する種類であり、前記少なくとも一つの植物（１０）は、その寿命、成長および発育活動を、葉緑素の光合成に基づいていることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素低減装置。
【請求項３】
前記少なくとも一つの植物（１０）は、不活性の基板内に根をもち、水栽培と呼ばれる技術により、水と、天然の植物がミネラル栄養とともに通常摂取する必須元素の基となる必要な化合物とからなる栄養液により灌漑されることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素低減装置。
【請求項４】
前記作動チャンバ（３）は複数が連続して相互に配置され、第１の作動チャンバ（３）の煙排出管（４）が、次のチャンバの導入管（２）と一致していることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素低減装置。
【請求項５】
前記連続的なチャンバ（３）は各植物１０を収容する連続する通路（６）がラビリンス状になるように互いに配置され、該ラビリンス状の通路は強制的なルートを規定し、植物（１０）に干渉して煙の流れが植物（１０）に当たるようにすることを特徴とする請求項４に記載の二酸化炭素低減装置。
【請求項６】
連続的なチャンバ（３）の数は、構造要求上課せられる幅と高さとを有する通路（６）であって、下記式で決定されることになる全長を有する通路（６）を規定する請求項４に記載の二酸化炭素低減装置。
【数１】
2011527627.tif 000008
ここで、Ｒａｓｉｎｔは、（吸収されるＣＯ２のｋｇ）／（葉の表面積１ｍ２あたりの露光時間ｈ）で表されるＣＯ２の最大吸収係数であり、
Ｈ、Ｂ、Ｌはそれぞれ、メートルで表される前記通路（６）の高さ、幅および長さであり、
Ｓは、（葉の面積（ｍ２））／（通路（６）の側面の面積（ｍ２））で表される特定の葉の表面であり、
Ｑｍは、単位時間あたりのｋｇで表されるＣＯ２の質量容量であり、
Ｑｖは、単位時間あたりのｍ３で表されるＣＯ２の容積容量であり、
Ｆは、ＣＯ２の低減係数である。
【請求項７】
前記少なくとも一つのチャンバ（３）は、少なくとも一つの植物（１０）それぞれについて、光合成プロセスを進めるのに適した照射をするための少なくとも一つの光源（１１）を有することを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素低減装置。
【請求項８】
前記少なくとも一つの光源（１１）は、冷光の光源であり、光を均一に照射するために細長いチューブ形状を有することを特徴とする請求項７に記載の二酸化炭素低減装置。
【請求項９】
前記二酸化炭素低減装置が、前記少なくとも一つの導入管（２）と前記少なくとも一つの導出管（４）を遮断して煙の流れを反転させ、前記二つの管（８、７）の機能を交代させる適切なバルブ群（７、８）を有することを特徴とする請求項１から８の何れかに記載の二酸化炭素低減装置。
【国際調査報告】
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