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【発明の名称】 施設園芸用温室の二酸化炭素供給方法および供給装置
【発明者】 【氏名】中垣 隆雄
【住所又は居所】神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内

【氏名】山下 勝也
【住所又は居所】神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内

【氏名】前沢 幸繁
【住所又は居所】神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝研究開発センター内

【氏名】加藤 康博
【住所又は居所】神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝研究開発センター内

【氏名】萩原 喜一
【住所又は居所】東京都港区三田三丁目１３番１６号 東芝三菱電機産業システム株式会社内
【要約】 【課題】光合成に必要な二酸化炭素を効果的に園芸作物に供給でき高品質の園芸作物を得ることが可能であり、しかも二酸化炭素を製造するために必要な燃料の消費量を大幅に低減でき省エネルギー効果が高い施設園芸用温室の二酸化炭素供給方法および供給装置を提供する。

【解決手段】二酸化炭素吸収材２を含有し二酸化炭素を吸収貯留する二酸化炭素吸収手段３と、二酸化炭素を含有する空気あるいは燃焼排ガスを上記二酸化炭素吸収手段３に送風する送風手段４と、上記二酸化炭素吸収材２を加熱して二酸化炭素を温室内に放出させるための加熱手段５とを備えることを特徴とする施設園芸用温室の二酸化炭素供給装置１である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素吸収材を用いて、空気あるいは燃焼排ガスに含有される二酸化炭素を吸収・貯留する工程と、園芸作物が光合成を行う時間帯に合わせて、上記二酸化炭素吸収材に貯留された二酸化炭素を温室内に放出させる工程とを備えることを特徴とする施設園芸用温室の二酸化炭素供給方法。
【請求項２】
二酸化炭素吸収材を含有し二酸化炭素を吸収貯留する二酸化炭素吸収手段と、二酸化炭素を含有する空気あるいは燃焼排ガスを上記二酸化炭素吸収手段に送風する送風手段と、上記二酸化炭素吸収材を加熱して二酸化炭素を温室内に放出させるための加熱手段とを備えることを特徴とする施設園芸用温室の二酸化炭素供給装置。
【請求項３】
前記二酸化炭素吸収手段は、二酸化炭素吸収過程において空気あるいは燃焼排ガスを前記二酸化炭素吸収材に供給し、かつ二酸化炭素を吸収された空気または燃焼排ガスを温室に供給する送風通路と、二酸化炭素放出過程において送風する空気が前記二酸化炭素吸収材をバイパスするように前記送風通路に並列に設けられたバイパス通路とを具備することを特徴とする請求項２記載の施設園芸用温室の二酸化炭素供給装置。
【請求項４】
二酸化炭素放出過程において、前記二酸化炭素吸収材から放出された二酸化炭素を温室方向に誘導しその輸送を補助する空気が流れる搬送空気通路を具備することを特徴とする請求項２または３記載の施設園芸用温室の二酸化炭素供給装置。
【請求項５】
二酸化炭素放出過程において、前記加熱手段によって前記二酸化炭素吸収材から放出された二酸化炭素の輸送を補助する空気を予熱する予熱手段を具備することを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の施設園芸用温室の二酸化炭素供給装置。
【請求項６】
二酸化炭素吸収過程において空気あるいは燃焼排ガスを前記二酸化炭素吸収材に供給し、かつ二酸化炭素を吸収された空気または燃焼排ガスを温室に供給する送風通路と、二酸化炭素放出過程において送風する空気が前記二酸化炭素吸収材をバイパスするように前記送風通路に並列に設けられたバイパス通路との少なくとも一方に、空気あるいは燃焼排ガスの流量を調整する流量調整手段を具備することを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載の施設園芸用温室の二酸化炭素供給装置。
【請求項７】
前記二酸化炭素吸収材と、この二酸化炭素吸収材を加熱して二酸化炭素を放出させるための加熱手段との組み合わせが複数個設けられていることを特徴とする請求項２ないし６のいずれかに記載の施設園芸用温室の二酸化炭素供給装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は施設園芸用温室の二酸化炭素供給方法および供給装置に係り、特に光合成に必要な二酸化炭素を効果的に園芸作物に供給でき高品質の園芸作物を得ることが可能であり、しかも二酸化炭素を製造するために必要な燃料の消費量を大幅に低減でき省エネルギー効果が高い施設園芸用温室の二酸化炭素供給方法および供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蔬菜、果実、庭樹、花卉などの園芸作物を普通の時季以外にも成長結実させる目的で、上記園芸作物を温室等の施設内で栽培する施設園芸農法が都市近郊等において広く実施されている。この施設園芸の温室では、特に冬季夜間の冷温時に温室内を暖房するために、として加温機（暖房機）を稼動させている。この加温機は、重油や灯油のほか液化石油ガス（ＬＰＧ）や都市ガスを燃料とし、バーナーで燃焼させて熱源としている。
【０００３】
一方で、高品質な園芸作物を生産するために、温室内で植物が光合成を行う際の原料の一つとなる二酸化炭素（以下ＣＯ２）濃度を高めるＣＯ２施用装置も普及している。加温機から排出される排気ガスは、炭化水素である燃料を燃焼させるため大気中よりも高濃度のＣＯ２を含有しており、この排気ガスをＣＯ２施用として直接温室内に供給する装置が実用化されており、例えば特開２００４−３４４１５４号公報、特開２００４−１６９９３７号公報など多数の技術文献にて公開されている。
【特許文献１】特開２００４−３４４１５４号公報
【特許文献２】特開２００４−１６９９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の二酸化炭素供給装置において、寒冷時に暖房のために加温機が稼動する夜間は植物の光合成反応は進行せず、ＣＯ２施用を行う必要性は無い。施用するＣＯ２ガスを製造するために加温機を稼動させることは、消費する燃料等の無駄に直結しエネルギーコストが増大化する問題点があった。現状では、ＣＯ２施用が実施されている時間帯は、日の出の早朝から温室内換気が実施されるまでの数時間であり、この時間帯は加温機で暖房する必要性が少ない。
【０００５】
すなわち、従来の二酸化炭素供給装置においては、暖房が必要な時間帯とＣＯ２施用が必要な時間帯は合致していないために、暖房が不必要な時間帯にＣＯ２を得るためにのみ加温機を稼動させる必要があり、本来の暖房用に消費されるべき貴重な燃料が無駄に消費され省エネルギー化に逆行する問題点を生じていた。また、夏季は夜間でも温暖であり加温機で温室内の温度を上昇させる必要がない場合が多く、ＣＯ２施用のためにのみ化石燃料を焚くことによって、燃料コストが増大化する問題点があった。
【０００６】
本発明は、このような背景に基づいてなされたものであり、光合成に必要な二酸化炭素を効果的に園芸作物に供給でき高品質の園芸作物を得ることが可能であり、しかも二酸化炭素を製造するために必要な燃料の消費量を大幅に低減でき省エネルギー効果が高い施設園芸用温室の二酸化炭素供給方法および供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明に係る施設園芸用温室の二酸化炭素供給方法は、二酸化炭素吸収材を用いて、空気あるいは燃焼排ガスに含有される二酸化炭素を吸収・貯留する工程と、園芸作物が光合成を行う時間帯に合わせて、上記二酸化炭素吸収材に貯留された二酸化炭素を温室内に放出させる工程とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また本発明に係る施設園芸用温室の二酸化炭素供給装置は、二酸化炭素吸収材を含有し二酸化炭素を吸収貯留する二酸化炭素吸収手段と、二酸化炭素を含有する空気あるいは燃焼排ガスを上記二酸化炭素吸収手段に送風する送風手段と、上記二酸化炭素吸収材を加熱して二酸化炭素を温室内に放出させるための加熱手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記本発明に係る施設園芸用温室の二酸化炭素供給方法および供給装置によれば、空気または排ガス中に含有される二酸化炭素（ＣＯ２）を吸収・貯留する一方、必要に応じて二酸化炭素を放出する二酸化炭素吸収手段を設けているために、暖房が必要な時間帯とは別に二酸化炭素を施用する時間帯を設定することが可能となり、光合成に必要な二酸化炭素を効果的に園芸作物に最適時間帯に供給でき高品質の園芸作物を得ることが可能となる。また、施用する二酸化炭素を製造するためにのみに貴重な化石燃料等を焚くことがなくなり、燃料コストが低減され省エネルギー効果を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に本発明に係る施設園芸用温室の二酸化炭素供給方法および供給装置の実施例について添付図面を参照して以下に具体的に説明する。
【００１１】
［実施例１］
図１および図２は本発明に係る施設園芸温室の二酸化炭素供給方法を実施するための供給装置のシステム構成およびその運用方法を示すブロック図である。図１は加温機の稼動がない夏季における運用方法を示し、二酸化炭素（炭酸ガス）の吸収過程（図１（ａ））と放出過程（図１（ｂ））とに分けてそれぞれ示している。
【００１２】
一方、図２は加温機を稼動する冬季における運用方法を示し、炭酸ガスの吸収過程（図２（ａ））と放出過程（図２（ｂ））とに分けてそれぞれ示している。
【００１３】
図１および図２に示す施設園芸用温室の二酸化炭素供給装置１は、リチウム複合酸化物を二酸化炭素吸収材２として含有し二酸化炭素を吸収貯留する二酸化炭素吸収手段３と、二酸化炭素を含有する空気あるいは燃焼排ガスを上記二酸化炭素吸収手段３に送風する送風手段４と、上記二酸化炭素吸収材２を加熱して二酸化炭素を温室内に放出させるための加熱手段５としてのヒータとを備えて構成される。また、各二酸化炭素供給装置１には、冬季に温室内を暖房するための加温機（暖房機）６が付設されている。
【００１４】
すなわち、図１および図２に示すシステムは、基本的には加温機６とＣＯ２供給装置１とで構成されるが、図１に示すように夏季において加温機６は休止状態にあり、冬季の寒冷時期のみに燃料を焚いて温めた空気を温室に供給するように構成される。ＣＯ２供給装置１は、主にリチウム複合酸化物を含む二酸化炭素吸収材２を内蔵しており、この吸収材２は下記（１）式に示す反応に基づいてＣＯ２を吸収したり、または放出したりする。
［数１］
Ｌｉ４ＳｉＯ４＋ＣＯ２⇔Ｌｉ２ＳｉＯ３＋Ｌｉ２ＣＯ２＋Ｑ ……（１）
【００１５】
この反応は可逆反応であり、６５０℃程度に加熱すると逆反応によりＣＯ２を放出し、吸収材が再使用できる。反応に伴う化学エンタルピ変化により右方向への反応が発熱反応であり、左方向への反応が吸熱反応となる。この吸収材のＣＯ２吸収可能温度範囲は常温から６００℃までであり、この特徴を利用して施設園芸用温室のＣＯ２供給装置１が構築される。
【００１６】
上記のように構成されたＣＯ２供給装置１は下記のように運転される。すなわち、図１（ａ）に示すように加温機６による暖房を必要としない夏季においては、温室内外の大気中に３００ｐｐｍ程度含有される炭酸ガスをＣＯ２源として取り込み、前記（１）式の右方向への反応によりＣＯ２吸収材２中にＣＯ２を吸収し蓄積する。
【００１７】
夏季においてＣＯ２を温室に供給する時には、図１（ｂ）に示すように加熱手段としてのヒータ５によってＣＯ２吸収材２を所定の温度まで加熱してＣＯ２を放出させ、放出されたＣＯ２を空気で希釈してＣＯ２リッチな空気を温室に送り込む。
【００１８】
一方、冬季においては、図２（ａ）に示すように温室暖房用の加温機６が稼動するため、空気より高濃度のＣＯ２が含有される加温機６からの排気ガスをＣＯ２源として吸収し貯留する。前記リチウム複合酸化物から成るＣＯ２吸収材２の特性として、高濃度・高温であればＣＯ２吸収速度が速く、短時間の運転で十分な量のＣＯ２を吸収し蓄積することができる。
【００１９】
冬季においてＣＯ２を温室内に供給する時は、図１（ｂ）に示す夏季と同様に図２（ｂ）に示すように、加熱手段としてのヒータ５によってＣＯ２吸収材２を所定の温度まで加熱してＣＯ２を放出させ、空気で希釈してＣＯ２リッチな空気を温室に送り込む。
【００２０】
図３および図４は、それぞれ夏季および冬季におけるＣＯ２供給装置１の１昼夜（２４時間）にわたる運転ダイヤグラムの典型例を示し、各図の上段から順に日照量の時間変化、ＣＯ２の蓄積量の時間変化および温室内のおけるＣＯ２の平均濃度の時間変化を相対的に示している。
【００２１】
図３に示す夏季の運転ダイヤグラムの場合、日の出が６時であり日の入りが１８時であったと仮定すれば、ある園芸作物に対して図３の中段に示すダイヤグラムの通り、６時から温室を換気するまでの数時間の時間帯にＣＯ２を供給すればよい。図３では夜間（２２時〜３時）に大気を取り込み、大気中に含有されるＣＯ２を吸収材２内に吸収蓄積させる運転をしているが、ＣＯ２を供給しない時間帯を選択して吸収する時間帯を適宜変更することも可能である。ＣＯ２は日の出の時刻から温室を換気する時刻までの時間帯に最も枯渇すると考えられるが、この時間にＣＯ２施用を実行することにより、温室内におけるＣＯ２の平均濃度が、光合成の可能範囲の下限値を常時上回るように制御することができる。
【００２２】
一方、図４に示す冬季の運転ダイヤグラムの場合、７時から１６時までの時間帯に日照があり、開放換気を実施しない温室で栽培する園芸作物に対しては、図４の中段に示すダイヤグラムで日の出から日没までＣＯ２施用する。温室内が冷え込んでくる夕刻（１８時頃）から早朝（７時頃）にかけて温室内温度を一定に保つために、図４の中段に示すダイヤグラム通りに加温機６が間欠的に運転されたとすると、その排気ガスを有効に利用してＣＯ２を吸収した吸収材２は、図４の中段に示すようなＣＯ２の蓄積量曲線を辿ることになる。このような運転を実行すれば、温室内におけるＣＯ２の平均濃度は光合成可能範囲の下限値を下回ることはなく、昼間の日照時間中で加温の必要がない時間帯にＣＯ２施用のためだけに貴重な燃料を焚いて加温機６を稼動させる必要がない。
【００２３】
以上の実施例１に係る施設園芸用温室の二酸化炭素供給方法および供給装置によれば、大気あるいは加温機の排気ガス中に含有されるＣＯ２を吸収蓄積しておき、最適な時間帯に合わせてＣＯ２を温室に供給する効果的なＣＯ２施用により、高品質な園芸作物の育成が期待できると共に、施設園芸分野における省エネルギー化も実現できる。
【００２４】
すなわち、空気または排ガス中の含有される二酸化炭素（ＣＯ２）を吸収・貯留する一方、必要に応じて二酸化炭素を放出する二酸化炭素吸収手段３を設けているために、暖房が必要な時間帯とは別に二酸化炭素を施用する時間帯を設定することが可能となり、光合成に必要な二酸化炭素を効果的に園芸作物に最適時間帯に供給でき、高品質の園芸作物を得ることが可能となる。また、施用する二酸化炭素を製造するためにのみに貴重な化石燃料等を焚くことがなくなり、燃料コストが低減され省エネルギー効果を高めることができる。
【００２５】
なお上記実施例において、送風手段４とＣＯ２吸収手段３との位置関係としては、図５（ａ）に示すようにＣＯ２吸収材２とヒータ５とから成るＣＯ２吸収手段３の１次側に押込み型ブロワ−４ａを配置して構成することも可能であるが、図５（ｂ）に示すようにＣＯ２吸収材２とヒータ５とから成るＣＯ２吸収手段３の２次側に吸込み型ブロワ−４ｂを配置して構成することも可能である。
【００２６】
ＣＯ２吸収過程においては、図５（ａ）に示すように押込み型ブロワ４ａによってＣＯ２吸収手段３に押込むように供給された空気または排気ガス中の炭酸ガスはＣＯ２吸収材２によって吸収蓄積される一方、炭酸ガスを除かれた空気または排気ガスが温室に供給される。また、図５（ｂ）に示すように吸込み型ブロワ４ｂによってＣＯ２吸収手段３に吸込まれるように供給された空気または排気ガス中の炭酸ガスはＣＯ２吸収材２によって吸収蓄積される一方、炭酸ガスを除かれた空気または排気ガスが温室に供給される。
【００２７】
これに対して、ＣＯ２放出過程においては、図６（ａ）に示すように押込み型ブロワ４ａによってＣＯ２吸収手段３に押込むように供給された空気と、ヒータ５によるＣＯ２吸収材２の加熱によって放出された炭酸ガスとが混合されてＣＯ２リッチな空気が温室に供給される。また、図６（ｂ）に示すように吸込み型ブロワ４ｂによってＣＯ２吸収手段３に吸込まれるように供給された空気と、ヒータ５によるＣＯ２吸収材２の加熱によって放出された炭酸ガスとが混合されてＣＯ２リッチな空気が温室に供給される。
【００２８】
このように実施例１に係るＣＯ２供給装置は、ＣＯ２吸収材２と、空気あるいは加温機から排出される排気ガスを送風する送風手段４としてのブロワと、ＣＯ２吸収材２を加熱して炭酸ガスを放出するための加熱手段５としてのヒータとで構成され、ＣＯ２吸収材２とブロワ４とは適当な配管やダクトで連結されている。ＣＯ２供給装置１は、最低限これらの機器を具備していれば、ＣＯ２の吸収・蓄積と放出とが可能である。
【００２９】
［実施例２］
図７および図８は、本発明に係るＣＯ２供給装置の他の実施例およびその動作を示す要部断面図である。すなわち実施例２に係るＣＯ２供給装置は、二酸化炭素吸収手段３ａが、二酸化炭素吸収過程において空気あるいは燃焼排ガスを前記二酸化炭素吸収材２に供給し、かつ二酸化炭素を吸収された空気または燃焼排ガスを温室に供給する送風通路７と、二酸化炭素放出過程において送風する空気が、前記二酸化炭素吸収材２を通らずに前記二酸化炭素吸収手段３ａの一次側から二次側にバイパスするバイパス通路８とを具備するように構成される。すなわち、バイパス通路８は、送風通路７のうち二酸化炭素吸収材２を備える部分と並列に設けられている。さらに、送風通路７からバイパス通路８分岐する部位には、切替弁９が設けられており、運転過程によってこれらの通路の切り替えができるようになっている。
【００３０】
ところで実施例１に係る二酸化炭素供給装置のように、送風手段４によってＣＯ２吸収手段３に供給通気される空気または排気ガスの全量がＣＯ２吸収材２を通過する構成を採用した場合には、炭酸ガスの放出過程においてＣＯ２吸収材２を６５０℃の高温度に保持して放出効率を高く維持すると共に、放出反応に必要な熱を加熱した空気の対流によって供給するためには大容量のヒータが必要で、電力消費量も多くなる。したがって、電力使用量に起因する運転コストが大幅に増加する恐れがある。
【００３１】
そこで、図７および図８に示すように、炭酸ガスの吸収過程と放出過程とにおいて空気が流れる経路（通路）を別々に設けている。そして炭酸ガスの吸収過程では、図７に示すように、バイパス通路８が切替弁９によって閉止された状態で、送風手段４から送出された空気または排気ガスの全量がＣＯ２吸収材２に通気され、ガス中に含有される炭酸ガスがＣＯ２吸収材２中に吸収・蓄積される。一方、炭酸ガスの放出過程では図８に示すように、ＣＯ２吸収手段３ａに向かう送風通路７が切替弁９によって閉止される一方、バイパス通路８が開放された状態になる。そして、送風手段４から送出された空気はＣＯ２吸収材２に通されず、バイパス通路８を通りＣＯ２吸収手段３ａの二次側に供給される。バイパス通路８が送風通路７に合流する部位には通路の切替弁は設けられていないので、バイパス通路を通りＣＯ２吸収手段３ａの二次側に供給された空気は、ヒータ５の加熱により放出されたＣＯ２を希釈して施用ガスとして用いられる。
【００３２】
この場合、炭酸ガスの放出過程におけるＣＯ２吸収材２への伝熱形態は、吸収材２の充填層内における熱伝導が主体であるので、一旦充填層が６５０℃まで高温度に加熱されれば、以後は放熱分と反応熱のみの熱供給で済むため、熱供給コストが大幅に削減される。また、低温度である大量の空気によってＣＯ２吸収材２が冷却される恐れもないために、放出過程において炭酸ガスの放出効率が低下することもなく、効果的なＣＯ２施用が可能になる。
【００３３】
なお、図５および図６と、図７および図８とでは、ＣＯ２吸収材２の配置が縦置きと横置きとで異なるが、ＣＯ２吸収材２の置き方や向きは本発明に何ら制限を加えるものではなく、例えば図５に示すＣＯ２吸収材２を斜めに配置したり、図７に示すＣＯ２吸収放出システムを倒立させたりしても、それらの機能に有意差は生じない。
【００３４】
［実施例３］
図９および図１０は、本発明に係るＣＯ２供給装置の他の実施例およびその動作を示す要部断面図であり、図７および図８に示す実施例２の構成に下記のような搬送空気通路をさらに付加したものである。すなわち実施例３に係る施設園芸用温室のＣＯ２供給装置は、二酸化炭素放出過程において、二酸化炭素吸収材２から放出された二酸化炭素（炭酸ガス）を温室方向に誘導しその輸送を補助する空気が流れる搬送空気通路１０を具備して構成される。
【００３５】
ＣＯ２吸収材２からＣＯ２が放出されると、ＣＯ２吸収材２を充填した充填層の空隙におけるＣＯ２分圧が上昇する。このＣＯ２分圧の上昇は放出反応速度を低下させることが実験結果から明らかになっている。したがって、発生したＣＯ２を速やかに除去する方策を講じると有効である。
【００３６】
すなわち、図９および図１０に示すように、バイパス経路８から搬送空気通路（キャリアガス経路）１０が分岐しており、この搬送空気通路の他端はＣＯ２吸収材２の二次側表面部に開口している。バイパス経路８から分岐し搬送空気通路１０を流れる微量な空気がキャリアガスとしてＣＯ２吸収材２の表層を流れる。この時、キャリアガスは、移動流により発生したＣＯ２を速やかに輸送し、ＣＯ２吸収材２の表層部におけるＣＯ２分圧を降下させる効果が得られる。したがって、ＣＯ２吸収材２を充填した充填層の空隙におけるＣＯ２分圧が上昇することが防止でき、炭酸ガスの放出効率を高く維持できる。
【００３７】
［実施例４］
図１１（ａ）は、本発明に係るＣＯ２供給装置の他の実施例を示す要部断面図であり、図９に示す実施例３の構成に対して、さらにキャリアガスの予熱機能を付加した実施例４の構成を示す要部断面図である。すなわち実施例４に係る施設園芸用温室のＣＯ２供給装置は、二酸化炭素放出過程において、加熱手段５によって前記二酸化炭素吸収材２から放出された二酸化炭素の輸送を補助する空気を予熱する予熱手段１１を具備して構成される。
【００３８】
図１１（ａ）に示す上記予熱手段１１は、図１１（ｂ）に示すようにＣＯ２吸収材２を詰めたコンテナ１２と加熱ヒータ１３とから構成されている。コンテナ１２の底面はＣＯ２吸収材２の粒子径より目が細かいメッシュ材１４を配置した構造となっており、キャリアガスを容易に通過させることができる。また、加熱ヒータ１３は、図１１（ｃ）に示すように、例えばカートリッジヒータ１５を挿通するための挿通口１６を所定数穿設したヒータブロック１７と、キャリアガスをヒータブロック１７の全面に分配するマニホールド１９とから構成される。ヒータブロック１７の厚さ方向にはキャリアガスが流通する多数の貫通孔１８が開けられているために、下方からのキャリアガスを容易に通過させると共にキャリアガスの予熱が十分にできる。上記ヒータブロック１７はコンテナ１２と接触しているため、熱伝導により内部のＣＯ２吸収材２にも熱を効率的に伝達させることが可能である。
【００３９】
予熱手段を有しない図９に示すようなＣＯ２吸収手段３ａの場合には、キャリアガスはＣＯ２吸収材２の表層に到達するまで、ほぼ大気温度であり、ＣＯ２吸収材の温度を降下させて、ＣＯ２放出を阻害する場合がある。しかるに、図１１に示すようなキャリアガスの予熱手段１１を付加した本実施例４に係るＣＯ２供給装置によれば、二酸化炭素放出過程において、二酸化炭素吸収材２から放出された二酸化炭素の輸送を補助する空気（キャリアガス）を予熱する予熱手段１１を備えているために、キャリアガスによってＣＯ２吸収材２の温度が降下することがなくＣＯ２の放出効率を高く維持できる。
【００４０】
［実施例５］
図１２（ａ）は、本発明に係るＣＯ２供給装置の他の実施例を示す要部断面図であり、図１１に示す予熱手段１１とは別の予熱手段１１ａを具備して構成される実施例５の構成を示す要部断面図である。
【００４１】
図１２（ａ）に示す上記予熱手段１１ａは、図１２（ｂ）に示すようにＣＯ２吸収材２を詰めたコンテナ１２と加熱ヒータ１３と、図１２（ｃ）に示すようにコンテナ１２の側面に配置されたマニホールド１９ａとから構成されている。このマニホールド１９ａからコンテナ１２内部に至る数本の穴開き管２０が配設される。この穴開き管２０によってキャリアガスがＣＯ２吸収材２中に均等に分配される。マニホールド１９ａはコンテナ１２と一体化あるいは密に接しているため十分に加熱されており、その内部を通るキャリアガスも効果的に加熱される。したがって、前記実施例４と同様にキャリアガスによってＣＯ２吸収材２の温度が降下することがなくＣＯ２の放出効率を高く維持できる。
【００４２】
なお図示は省略するが、上記構成以外に、上記穴開き管を１〜２本折り曲げてコンテナ１２底部に張り巡らせて予熱手段を構成しても良い。また、穴開き管をヒータブロックと一体化させて構成しても良い。なお、ヒータやコンテナは矩形の直方体であるが、円筒形状であっても別段問題は生じない。
【００４３】
以上の実施例１〜５の態様を総括すると、最低限の構成として、ＣＯ２吸収材２と、空気あるいは加温機の排気ガスを送風する送風手段（ブロワ）４と、ＣＯ２吸収材２を加熱するための加熱手段（ヒータ）５とを備えれば、各実施例のＣＯ２供給装置を実現することができる。上記ヒータ５の消費電力と容量とを抑制するためには、放出過程用のバイパス通路を付加すればよい。
【００４４】
さらに効率よくＣＯ２を発生放出させるために、キャリアガスを用いてＣＯ２を速やかに除去する方法やヒータ５とＣＯ２吸収材コンテナ１２との組み合わせでキャリアガスを予熱する機構を付与すると良い。本実施例によれば、高効率で省エネルギー性が向上した施設園芸用温室のＣＯ２供給装置を提供することが可能となる。
【００４５】
［実施例６］
図１３および図１４は、本発明に係るＣＯ２供給装置の他の実施例を示す要部断面図であり、図９および図１０に示す実施例３の構成に下記のような流量調整手段をさらに付加したものである。すなわち実施例６に係る施設園芸用温室のＣＯ２供給装置は、二酸化炭素吸収過程において空気あるいは燃焼排ガスを二酸化炭素吸収材２に供給し、かつ二酸化炭素を吸収された空気または燃焼排ガスを温室に供給する送風通路７と、二酸化炭素放出過程において送風する空気が、前記二酸化炭素吸収材２を通らずに前記二酸化炭素吸収手段３ａの一次側から二次側にバイパスするバイパス通路１０とから成るの二つの通路のうちの上記バイパス通路１０に、空気あるいは燃焼排ガスの流量を調整する流量調整手段２１としてのダンパーを具備して構成される。
【００４６】
図９および図１０に示すように送風通路７およびバイパス通路８の開閉を切替弁９によって実行していた実施例３に係るＣＯ２供給装置においては、炭酸ガスの吸収過程と放出過程とでは、空気あるいは排気ガスが流れる通路が異なり、送風通路７およびバイパス通路８の一方を閉止する必要があった。
【００４７】
しかるに本実施例６によれば、図１３および図１４に示すように、バイパス経路８に自動あるいは手動の流量調整手段２１としてのダンパー１つを設けることにより、流路の切り替えを容易に実施できる。
【００４８】
上記実施例６において、炭酸ガスの吸収過程では、図１３に示すように、ダンパー２１
を閉止して、全ての空気／排気ガスをＣＯ２吸収材２に通す。一方、ＣＯ２放出過程では図１４に示すように、ダンパー２１を開放して、バイパス通路８に空気を呼び込みキャリアガス通路１０にも微量の空気を送り込む。なお、１つのダンパーは主経路（送風通路７）内に設けることも可能である。
【００４９】
［実施例７］
図１５および図１６は、本発明に係るＣＯ２供給装置の他の実施例を示す要部断面図であり、図７および図８に示す実施例２の構成に下記のような流量調整手段をさらに付加したものである。すなわち実施例７に係る施設園芸用温室のＣＯ２供給装置は、送風通路７と、バイパス通路８との双方に、空気あるいは燃焼排ガスの流量を調整する流量調整手段２１としてのダンパー２１ａ、２１ｂを具備して構成される。すなわち、ダンパーを主経路としての送風通路７とバイパス通路８との２箇所に配設している。
【００５０】
上記構成の実施例７において、炭酸ガスの吸収過程では、図１５に示すように主経路ダンパー２１ａを全開にする一方、バイパスダンパー２１ｂを全閉にして、全ての空気／排気ガスをＣＯ２吸収材２に通す。一方、炭酸ガスの放出過程では、図１６に示すようにバイパスダンパー２１ｂを全開して、希釈空気として使用する一方で、主経路ダンパー２１ａを少し開けて空気を流し、キャリアガスとして用いることもできる。
【００５１】
以上の実施例６〜７を総括すると、送風通路（主経路）あるいはバイパス通路８のいずれかあるいは両方にダンパー等の流量調整機構あるいは通路を開閉可能な流量調整手段を配置することにより、空気／排気ガスの切り替えが容易な施設園芸用温室のＣＯ２供給装置を提供することが可能となる。
【００５２】
［実施例８］
図１７は、本発明に係るＣＯ２供給装置の他の実施例を示す要部断面図であり、ＣＯ２吸収手段３ｂを複数のＣＯ２吸収材２ａ、２ｂ、２ｃと複数のヒータ５ａ、５ｂ、５ｃとの組み合わせで構成している。すなわち実施例８に係る施設園芸用温室のＣＯ２供給装置は、二酸化炭素吸収材２ａ、２ｂ、２ｃと、この二酸化炭素吸収材２ａ、２ｂ、２ｃを加熱して二酸化炭素を放出させるための加熱手段としてのヒータ５ａ、５ｂ、５ｃとの組み合わせが複数個設けられて構成されている。
【００５３】
ここで、炭酸ガスの放出過程におけるＣＯ２放出反応速度は吸収速度よりはるかに速い。そのため、実施例１〜３に示すように、一塊のＣＯ２吸収材２に対して１個のヒータ５を組み合わせたＣＯ２供給装置では、反応温度まで加熱されたＣＯ２吸収材２から一気にＣＯ２が放出されてしまう結果、長い時間を掛けて炭酸ガスを均等に放出させることが困難になり、いずれにしても炭酸ガスの放出量を正確に制御することが困難である問題があった。また、ＣＯ２吸収材２から放熱などによる熱損失についても、ＣＯ２吸収材２を一様に加熱した場合には、ＣＯ２吸収材２の反応終了部分からの熱損失も大きくなる問題点もあった。
【００５４】
しかるに、図１７に示すように、円板状に成形した複数のＣＯ２吸収材２ａ、２ｂ、２ｃと、その外周縁に装着されたヒータ５ａ、５ｂ、５ｃとの組み合わせを、ガスの流れ方向に複数個設けた場合には、各ヒータ５ａ、５ｂ、５ｃの通電量の個別制御が可能であり、全ＣＯ２吸収材２ａ、２ｂ、２ｃから一気にＣＯ２が放出される恐れはなく、しかも長い時間を掛けて炭酸ガスを均等に放出させることが可能になる。
【００５５】
図１８は、上記実施例８に係るＣＯ２供給装置の３個の二酸化炭素吸収材２ａ、２ｂ、２ｃを順次加熱して二酸化炭素を放出させるためヒータ５ａ、５ｂ、５ｃの通電量を個別に制御する運転ダイヤグラムと、温室内に放出される炭酸ガスの放出濃度の時間変動を示すグラフである。
【００５６】
図１８に示す結果から明らかなように、ＣＯ２吸収材を小分けに分割する一方、分割したＣＯ２吸収材にそれぞれ付設されたヒータを個別に逐次通電するように制御することにより、分割したＣＯ２吸収材から炭酸ガスを逐次放出させることができ、長時間に亘るＣＯ２の放出が可能となり、放出反応に関与しない他の吸収材部分での加熱および熱損失が少なくなり、省エネルギー効果が高まる。なお、図１７に示す実施例８では、ＣＯ２吸収材とヒータとの組み合わせを３個設けた場合を示しているが、２個でも効果は期待できる。もちろん、４個以上であればコストは増加するが機能的にはさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係る施設園芸用温室の二酸化炭素供給装置の一実施例を示し、加温機を稼動させない夏季における構成を示すブロック図であり、（ａ）は炭酸ガスの吸収過程での動作を示し、（ｂ）は炭酸ガスの放出過程での動作を示すブロック図。
【図２】本発明に係る施設園芸用温室の二酸化炭素供給装置の一実施例を示し、加温機を稼動させる冬季における構成を示すブロック図であり、（ａ）は炭酸ガスの吸収過程での動作を示し、（ｂ）は炭酸ガスの放出過程での動作を示すブロック図。
【図３】施設園芸用温室の二酸化炭素供給装置における夏季の運転ダイヤグラムを示すグラフ。
【図４】施設園芸用温室の二酸化炭素供給装置における冬季の運転ダイヤグラムを示すグラフ。
【図５】施設園芸用温室の二酸化炭素供給装置におけるＣＯ２吸収材と送風手段との位置関係を示す側面図であり、（ａ）はＣＯ２吸収材の１次側に送風手段を設けた構成と吸収過程での作用を示し、（ｂ）はＣＯ２吸収材の２次側に送風手段を設けた構成と吸収過程での作用を示す側面図。
【図６】図５に示す二酸化炭素供給装置における炭酸ガス放出過程の作用を示す側面図であり、（ａ）は図５（ａ）に示す装置における炭酸ガス放出過程の作用を示す側面図であり、（ｂ）は図５（ｂ）に示す装置における炭酸ガス放出過程の作用を示す側面図。
【図７】バイパス通路を付加した二酸化炭素供給装置の吸収過程の作用を示す断面図。
【図８】バイパス通路を付加した二酸化炭素供給装置の放出過程の作用を示す断面図。
【図９】搬送空気通路（キャリアガス通路）を付加した二酸化炭素供給装置の吸収過程の作用を示す断面図。
【図１０】搬送空気通路（キャリアガス通路）を付加した二酸化炭素供給装置の放出過程の作用を示す断面図。
【図１１】キャリアガスの予熱手段を付加した二酸化炭素供給装置の構成を示す図であり、（ａ）は上記予熱手段を付加した二酸化炭素供給装置の全体構成を示す断面図であり、（ｂ）は上記予熱手段の構成を示す斜視図であり、（ｃ）は加熱ヒータの構成を示す斜視図。
【図１２】キャリアガスの他の予熱手段を付加した二酸化炭素供給装置の構成を示す図であり、（ａ）は上記予熱手段を付加した二酸化炭素供給装置の全体構成を示す断面図であり、（ｂ）は上記予熱手段の構成を示す斜視図であり、（ｃ）はコンテナの構成を示す斜視図。
【図１３】流量調整手段としてのダンパーを付加した二酸化炭素供給装置の吸収過程での作用を示す断面図。
【図１４】流量調整手段としてのダンパーを付加した二酸化炭素供給装置の放出過程での作用を示す断面図。
【図１５】流量調整手段としてのダンパーを付加した二酸化炭素供給装置の吸収過程での作用を示す断面図。
【図１６】流量調整手段としてのダンパーを付加した二酸化炭素供給装置の放出過程での作用を示す断面図。
【図１７】ＣＯ２吸収材と加熱手段との組み合わせを３個配置して構成した二酸化炭素供給装置の放出過程での作用を示す断面図。
【図１８】図１７に示す二酸化炭素供給装置の運転ダイヤグラムを示すグラフ。
【符号の説明】
【００５８】
１ 二酸化炭素供給装置（ＣＯ２供給装置）
２，２ａ，２ｂ，２ｃ 二酸化炭素吸収材（ＣＯ２吸収材）
３，３ａ 二酸化炭素吸収手段（ＣＯ２吸収手段）
４，４ａ，４ｂ 送風手段（ブロワ）
５，５ａ，５ｂ，５ｃ 加熱手段（ヒータ）
６ 加温機（暖房機）
７ 送風通路（主経路）
８ バイパス通路
９ 切替弁
１０ 搬送空気通路（キャリアガス通路）
１１，１１ａ 予熱手段
１２ コンテナ
１３ 加熱ヒータ
１４ メッシュ材
１５ カートリッジヒータ
１６ 挿通口
１７ ヒータブロック
１８ 貫通孔
１９，１９ａ マニホールド
２０ 穴開き管
２１，２１ａ，２１ｂ 流量調整手段（ダンパー）
【出願人】 【識別番号】０００００３０７８
【氏名又は名称】株式会社東芝
【住所又は居所】東京都港区芝浦一丁目１番１号
【識別番号】５０１１３７６３６
【氏名又は名称】東芝三菱電機産業システム株式会社
【住所又は居所】東京都港区三田三丁目１３番１６号
【出願日】 平成１７年６月１０日（２００５．６．１０）
【代理人】 【識別番号】１０００７８７６５
【弁理士】
【氏名又は名称】波多野 久

【識別番号】１０００７８８０２
【弁理士】
【氏名又は名称】関口 俊三
【公開番号】 特開２００６−３４０６８３（Ｐ２００６−３４０６８３Ａ）
【公開日】 平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【出願番号】 特願２００５−１７０７０９（Ｐ２００５−１７０７０９）