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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023142937
(43)【公開日】2023-10-06
(54)【発明の名称】ガス吸着装置、ガス吸着方法
(51)【国際特許分類】
B01D 53/04 20060101AFI20230928BHJP
【ＦＩ】
B01D53/04 230
B01D53/04 220
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022050075
(22)【出願日】2022-03-25
(71)【出願人】
【識別番号】000003609
【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所
(71)【出願人】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(71)【出願人】
【識別番号】000000011
【氏名又は名称】株式会社アイシン
(71)【出願人】
【識別番号】000003218
【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100160691
【弁理士】
【氏名又は名称】田邊 淳也
(74)【代理人】
【識別番号】100157277
【弁理士】
【氏名又は名称】板倉 幸恵
(74)【代理人】
【識別番号】100195659
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 祐介
(72)【発明者】
【氏名】山本 征治
(72)【発明者】
【氏名】國富 誠一
(72)【発明者】
【氏名】永田 哲治
(72)【発明者】
【氏名】三ツ橋 翔
(72)【発明者】
【氏名】堀部 伸光
(72)【発明者】
【氏名】黒沢 裕貴
【テーマコード（参考）】
4D012
【Ｆターム（参考）】
4D012BA01
4D012BA02
4D012BA03
4D012CA03
4D012CB16
4D012CD04
4D012CD07
4D012CD10
4D012CE01
4D012CE02
4D012CF01
4D012CF10
4D012CG01
4D012CJ05
4D012CK03
(57)【要約】
【課題】被吸着ガスの処理量に即した適切な流通方向で熱媒体を流通させることができる技術を提供する。
【解決手段】ガス吸着装置であって、混合ガスに含まれる特定の被吸着ガスを吸着する吸着材を収容する吸着器と、吸着器の内部にパージガスを供給するパージガス供給部と、吸着材との間で熱交換を行う熱媒体が流通する熱媒体流路を形成する熱媒体流路形成部と、熱媒体流路内に熱媒体を流通させるとともに熱媒体の流通方向を変更可能な熱媒体送出部と、ガス吸着装置を制御する制御部と、を備え、制御部は、吸着材に被吸着ガスを吸着させる吸着工程と、吸着器の内部にパージガスを供給して吸着材から被吸着ガスを脱離する脱離工程と、を繰り返し実行し、脱離工程における熱媒体の流通方向を、吸着工程が開始されてから脱離工程が終了するまでの間に吸着器を出入りする被吸着ガスの処理量に応じた流通方向とする。
【選択図】図１
【解決手段】ガス吸着装置であって、混合ガスに含まれる特定の被吸着ガスを吸着する吸着材を収容する吸着器と、吸着器の内部にパージガスを供給するパージガス供給部と、吸着材との間で熱交換を行う熱媒体が流通する熱媒体流路を形成する熱媒体流路形成部と、熱媒体流路内に熱媒体を流通させるとともに熱媒体の流通方向を変更可能な熱媒体送出部と、ガス吸着装置を制御する制御部と、を備え、制御部は、吸着材に被吸着ガスを吸着させる吸着工程と、吸着器の内部にパージガスを供給して吸着材から被吸着ガスを脱離する脱離工程と、を繰り返し実行し、脱離工程における熱媒体の流通方向を、吸着工程が開始されてから脱離工程が終了するまでの間に吸着器を出入りする被吸着ガスの処理量に応じた流通方向とする。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガス吸着装置であって、
混合ガスに含まれる特定の被吸着ガスを吸着する吸着材を収容する吸着器と、
前記吸着器の内部にパージガスを供給するパージガス供給部と、
前記吸着材との間で熱交換を行う熱媒体が流通する熱媒体流路を形成する熱媒体流路形成部と、
前記熱媒体流路内に前記熱媒体を流通させるとともに前記熱媒体の流通方向を変更可能な熱媒体送出部と、
前記ガス吸着装置を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記吸着材に前記被吸着ガスを吸着させる吸着工程と、前記吸着器の内部に前記パージガスを供給して前記吸着材から前記被吸着ガスを脱離する脱離工程と、を繰り返し実行し、
前記脱離工程における前記熱媒体の流通方向を、前記吸着工程が開始されてから前記脱離工程が終了するまでの間に前記吸着器を出入りする前記被吸着ガスの処理量に応じた流通方向とする、ガス吸着装置。
混合ガスに含まれる特定の被吸着ガスを吸着する吸着材を収容する吸着器と、
前記吸着器の内部にパージガスを供給するパージガス供給部と、
前記吸着材との間で熱交換を行う熱媒体が流通する熱媒体流路を形成する熱媒体流路形成部と、
前記熱媒体流路内に前記熱媒体を流通させるとともに前記熱媒体の流通方向を変更可能な熱媒体送出部と、
前記ガス吸着装置を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記吸着材に前記被吸着ガスを吸着させる吸着工程と、前記吸着器の内部に前記パージガスを供給して前記吸着材から前記被吸着ガスを脱離する脱離工程と、を繰り返し実行し、
前記脱離工程における前記熱媒体の流通方向を、前記吸着工程が開始されてから前記脱離工程が終了するまでの間に前記吸着器を出入りする前記被吸着ガスの処理量に応じた流通方向とする、ガス吸着装置。
【請求項2】
請求項１に記載のガス吸着装置であって、
前記制御部は、前記脱離工程における前記熱媒体の流通方向を、前記吸着器内部における前記パージガスの流れ方向と同じ方向である並行方向と、前記吸着器内部における前記パージガスの流れ方向とは逆方向である対向方向と、のうち一方の方向としてから、他方の方向に切り替える、ガス吸着装置。
前記制御部は、前記脱離工程における前記熱媒体の流通方向を、前記吸着器内部における前記パージガスの流れ方向と同じ方向である並行方向と、前記吸着器内部における前記パージガスの流れ方向とは逆方向である対向方向と、のうち一方の方向としてから、他方の方向に切り替える、ガス吸着装置。
【請求項3】
請求項２に記載のガス吸着装置であって、
前記制御部は、前記脱離工程における前記熱媒体の流通方向を、前記並行方向としてから、前記対向方向に切り替える、ガス吸着装置。
前記制御部は、前記脱離工程における前記熱媒体の流通方向を、前記並行方向としてから、前記対向方向に切り替える、ガス吸着装置。
【請求項4】
請求項２または請求項３に記載のガス吸着装置であって、
前記制御部は、
前記処理量が少ないほど、前記脱離工程において前記熱媒体を前記並行方向で流通させる並行期間を長くし、
前記処理量が多いほど、前記脱離工程において前記熱媒体を前記対向方向で流通させる対向期間を長くする、ガス吸着装置。
前記制御部は、
前記処理量が少ないほど、前記脱離工程において前記熱媒体を前記並行方向で流通させる並行期間を長くし、
前記処理量が多いほど、前記脱離工程において前記熱媒体を前記対向方向で流通させる対向期間を長くする、ガス吸着装置。
【請求項5】
請求項４に記載のガス吸着装置であって、さらに、
前記吸着材から脱離した前記被吸着ガスの脱離量を取得する脱離量取得部を備え、
前記制御部は、前記処理量に応じた前記並行期間の長さ及び前記対向期間の長さを、前記脱離量に応じて補正する、ガス吸着装置。
前記吸着材から脱離した前記被吸着ガスの脱離量を取得する脱離量取得部を備え、
前記制御部は、前記処理量に応じた前記並行期間の長さ及び前記対向期間の長さを、前記脱離量に応じて補正する、ガス吸着装置。
【請求項6】
ガス吸着方法であって、
混合ガスに含まれる特定の被吸着ガスを吸着する吸着材を収容する吸着器の内部にパージガスを供給するパージガス供給工程と、
前記吸着材との間で熱交換を行う熱媒体が流通する熱媒体流路内に前記熱媒体を流通させるとともに前記熱媒体の流通方向を変更する熱媒体送出工程と、
前記パージガス供給工程と、前記熱媒体送出工程とを制御する制御工程と、を備え、
前記制御工程では、
前記吸着材に前記被吸着ガスを吸着させる吸着工程と、前記パージガス供給工程を実行して前記吸着材から前記被吸着ガスを脱離させる脱離工程と、を繰り返し実行させ、
前記脱離工程において実行される前記熱媒体送出工程における前記熱媒体の流通方向
を、前記吸着工程が開始されてから前記脱離工程が終了するまでの間に前記吸着器を出入りする前記被吸着ガスの処理量に応じた流通方向とする、ガス吸着方法。
混合ガスに含まれる特定の被吸着ガスを吸着する吸着材を収容する吸着器の内部にパージガスを供給するパージガス供給工程と、
前記吸着材との間で熱交換を行う熱媒体が流通する熱媒体流路内に前記熱媒体を流通させるとともに前記熱媒体の流通方向を変更する熱媒体送出工程と、
前記パージガス供給工程と、前記熱媒体送出工程とを制御する制御工程と、を備え、
前記制御工程では、
前記吸着材に前記被吸着ガスを吸着させる吸着工程と、前記パージガス供給工程を実行して前記吸着材から前記被吸着ガスを脱離させる脱離工程と、を繰り返し実行させ、
前記脱離工程において実行される前記熱媒体送出工程における前記熱媒体の流通方向
を、前記吸着工程が開始されてから前記脱離工程が終了するまでの間に前記吸着器を出入りする前記被吸着ガスの処理量に応じた流通方向とする、ガス吸着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ガス吸着装置、ガス吸着方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、吸着材を利用して混合ガスに含まれる特定の被吸着ガスを吸着して回収する技術が知られている。例えば、特許文献１には、熱媒体の流通方向を、吸着器に収容された吸着材から被吸着ガスを脱離するために水素噴射部から噴射される水素の噴射方向とは反対方向にして、被吸着ガスを回収する技術が開示されている。また、特許文献２には、吸着器での脱離工程において被吸着ガスの吸着量を目標在庫量になるまで脱離させて消費電力の低減を図る技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第６７９１１７７号公報
【特許文献2】特開２０２１－１７１７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、特許文献１における熱媒体の流通による被吸着ガスの脱離には、なお改善の余地があった。特許文献１に記載の流通方向による回収では、吸着工程が開始されてから脱離工程が終了するまでの間に吸着器を出入りする被吸着ガスの処理量が比較的多い場合には有効であるものの、同処理量が比較的少ない場合には、脱離工程後の吸着材において被吸着ガスが吸着していない未吸着部分が多くなることがある。吸着材の未吸着部分には不純物が吸着され得ることから、脱離工程後の未吸着部分が多くなると、吸着工程を経ても吸着材に未吸着部分が多く残る可能性が高くなり、吸着材から回収される被吸着ガス中に不純物が混入する可能性も高くなる。また、特許文献２では、熱媒体を循環させる加熱装置を用いて被吸着ガスを脱離しているが、その熱媒体の流通方向については、何ら考慮されていない。
【0005】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、被吸着ガスの吸着量に即した適切な流通方向で熱媒体を流通させることができるガス吸着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】
【0006】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【0007】
（１）本発明の一形態によれば、ガス吸着装置が提供される。このガス吸着装置は、混合ガスに含まれる特定の被吸着ガスを吸着する吸着材を収容する吸着器と、前記吸着器の内部にパージガスを供給するパージガス供給部と、前記吸着材との間で熱交換を行う熱媒体が流通する熱媒体流路を形成する熱媒体流路形成部と、前記熱媒体流路内に前記熱媒体を流通させるとともに前記熱媒体の流通方向を変更可能な熱媒体送出部と、前記ガス吸着装置を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記吸着材に前記被吸着ガスを吸着させる吸着工程と、前記吸着器の内部に前記パージガスを供給して前記吸着材から前記被吸着ガスを脱離する脱離工程と、を繰り返し実行し、前記脱離工程における前記熱媒体の流通方向を、前記吸着工程が開始されてから前記脱離工程が終了するまでの間に前記吸着器を出入りする前記被吸着ガスの処理量に応じた流通方向とする。
【0008】
この構成によれば、脱離工程における熱媒体の流通方向を、吸着工程が開始されてから脱離工程が終了するまでの間に吸着器を出入りする被吸着ガスの処理量に応じた流通方向とする。この流通方向には、吸着器内部におけるパージガスの流れ方向と同じ方向である並行方向と、吸着器内部におけるパージガスの流れ方向と逆方向である対向方向と、が含まれる。被吸着ガスの処理量が比較的少ない低負荷である場合、脱離工程において並行方向と対向方向とのうちいずれの流通方向で熱媒体を流通させても被吸着ガスの回収率は同等であるが、並行方向で流通させた方が、吸着材から回収される回収ガス中に不純物が混入する可能性を低くすることができる。一方、被吸着ガスの処理量が比較的多い高負荷である場合には、脱離工程において並行方向よりも対向方向で熱媒体を流通させた方が、被吸着ガスの回収率を高くできる。したがって、被吸着ガスの処理量に関わらず脱離工程における熱媒体の流通方向が一定である形態と比べて、この構成によれば、被吸着ガスの処理量に応じて脱離工程における熱媒体の流通方向を並行方向や対向方向に可変であることから、被吸着ガスの処理量に即した適切な流通方向で熱媒体を流通させることができる。
【0009】
（２）上記形態のガス吸着装置において、前記制御部は、前記脱離工程における前記熱媒体の流通方向を、前記吸着器内部における前記パージガスの流れ方向と同じ方向である並行方向と、前記吸着器内部における前記パージガスの流れ方向とは逆方向である対向方向と、のうち一方の方向としてから、他方の方向に切り替えてもよい。
並行方向で熱媒体を流通させた場合、対向方向と比べて吸着材から脱離される被吸着ガス量が少ないことから、脱離工程後の吸着材において被吸着ガスが吸着していない部分（不純物が吸着され得る未吸着部分）を少なくすることができる。その結果、その後の吸着工程を経て更に未吸着部分が少なくなることから、吸着材から回収される回収ガス中に不純物が混入する可能性を低くすることができるが、その反面、被吸着ガスの回収率は、高負荷になるにつれて低くなる。一方、対向方向で熱媒体を流通させた場合、並行方向と比べて吸着材から脱離される被吸着ガス量が多いことから、被吸着ガスの回収率を高くすることができる。しかし、その反面、脱離工程後の吸着材において未吸着部分が多くなり、その後の吸着工程を経ても未吸着部分が多く残る可能性が高いことから、吸着材から回収される回収ガス中に不純物が混入する可能性が高くなる。この構成によれば、脱離工程における熱媒体の流通方向を、並行方向と対向方向とのうち一方の方向から他方の方向に切り替えることによって、脱離工程後の吸着材において未吸着部分を少なくすることと、脱離工程による被吸着ガスの回収率を高くすることと、を両立することができる。
並行方向で熱媒体を流通させた場合、対向方向と比べて吸着材から脱離される被吸着ガス量が少ないことから、脱離工程後の吸着材において被吸着ガスが吸着していない部分（不純物が吸着され得る未吸着部分）を少なくすることができる。その結果、その後の吸着工程を経て更に未吸着部分が少なくなることから、吸着材から回収される回収ガス中に不純物が混入する可能性を低くすることができるが、その反面、被吸着ガスの回収率は、高負荷になるにつれて低くなる。一方、対向方向で熱媒体を流通させた場合、並行方向と比べて吸着材から脱離される被吸着ガス量が多いことから、被吸着ガスの回収率を高くすることができる。しかし、その反面、脱離工程後の吸着材において未吸着部分が多くなり、その後の吸着工程を経ても未吸着部分が多く残る可能性が高いことから、吸着材から回収される回収ガス中に不純物が混入する可能性が高くなる。この構成によれば、脱離工程における熱媒体の流通方向を、並行方向と対向方向とのうち一方の方向から他方の方向に切り替えることによって、脱離工程後の吸着材において未吸着部分を少なくすることと、脱離工程による被吸着ガスの回収率を高くすることと、を両立することができる。
【0010】
（３）上記形態のガス吸着装置において、前記制御部は、前記脱離工程における前記熱媒体の流通方向を、前記並行方向としてから、前記対向方向に切り替えてもよい。
この構成によれば、初めに、吸着材において未吸着部分を少なくする並行方向で熱媒体を流通させてから、次に、吸着材から脱離される被吸着ガス量が多い対向方向で熱媒体を流通させる。したがって、脱離工程後の吸着材において未吸着部分を少なくすることと、脱離工程による被吸着ガスの回収率を高くすることと、を両立することができる。
この構成によれば、初めに、吸着材において未吸着部分を少なくする並行方向で熱媒体を流通させてから、次に、吸着材から脱離される被吸着ガス量が多い対向方向で熱媒体を流通させる。したがって、脱離工程後の吸着材において未吸着部分を少なくすることと、脱離工程による被吸着ガスの回収率を高くすることと、を両立することができる。
【0011】
（４）上記形態のガス吸着装置において、前記制御部は、前記処理量が少ないほど、前記脱離工程において前記熱媒体を前記並行方向で流通させる並行期間を長くし、前記処理量が多いほど、前記脱離工程において前記熱媒体を前記対向方向で流通させる対向期間を長くしてもよい。
この構成によれば、被吸着ガスの処理量に応じて並行期間及び対向期間を調整可能であることから、脱離工程後の吸着材において未吸着部分を少なくすることと、脱離工程による被吸着ガスの回収率を高くすることと、を一層精度よく両立することができる。
この構成によれば、被吸着ガスの処理量に応じて並行期間及び対向期間を調整可能であることから、脱離工程後の吸着材において未吸着部分を少なくすることと、脱離工程による被吸着ガスの回収率を高くすることと、を一層精度よく両立することができる。
【0012】
（５）上記形態のガス吸着装置において、さらに、前記吸着材から脱離した前記被吸着ガスの脱離量を取得する脱離量取得部を備え、前記制御部は、前記処理量に応じた前記並
行期間の長さ及び前記対向期間の長さを、前記脱離量に応じて補正してもよい。
この構成によれば、並行期間中における被吸着ガスの脱離量が想定より少なかった場合、並行期間を短くするとともに対向期間を長くすることができる。また、対向期間中における被吸着ガスの脱離量が想定より多い場合、対向期間を短くするとともに並行期間を長くすることができる。
行期間の長さ及び前記対向期間の長さを、前記脱離量に応じて補正してもよい。
この構成によれば、並行期間中における被吸着ガスの脱離量が想定より少なかった場合、並行期間を短くするとともに対向期間を長くすることができる。また、対向期間中における被吸着ガスの脱離量が想定より多い場合、対向期間を短くするとともに並行期間を長くすることができる。
【0013】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、ガス吸着方法、ガス吸着装置の制御方法、ガス吸着装置を制御するためのコンピュータプログラム、炭化水素製造システム、メタン製造システム、これらシステムの制御方法、これらシステムを制御するためのコンピュータプログラム、これらコンピュータプログラムを配布するためのサーバ装置、そのコンピュータプログラムを記憶した一時的でない記憶媒体等などの形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】第１実施形態のガス吸着装置の構成を例示した説明図である。
【図2】第１～３吸着器における各工程の切り替わりを示す説明図である。
【図3】脱離工程における熱媒体の流通方向を示した説明図である。
【図4】熱媒体の流通方向の違いによる回収率を示す説明図である。
【図5】吸着工程終了時及び脱離工程終了時の吸着量を示す説明図である。
【図6】脱離工程における熱媒体の流通方向の配分を示す説明図である。
【図7】脱離工程時の並行期間と対向期間を検討した試験結果を示す説明図である。
【図8】流通方向調整処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0015】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の一実施形態としてのガス吸着装置１の構成を例示した説明図である。ガス吸着装置１は、混合ガスに含まれる特定の被吸着ガスを吸着及び脱離することで、混合ガスから被吸着ガスを回収する装置である。ガス吸着装置１は、第１吸着器１０と、第２吸着器２０と、第３吸着器３０と、燃焼設備４０と、排ガス供給流路５０と、水素供給源６０と、水素供給流路７０と、原料ガス流路８０と、炭化水素合成装置９０と、熱媒体流路１００と、制御部１１０と、を備えている。なお、第１～３吸着器１０，２０，３０を総称して単に吸着器とも呼ぶ。
図１は、本発明の一実施形態としてのガス吸着装置１の構成を例示した説明図である。ガス吸着装置１は、混合ガスに含まれる特定の被吸着ガスを吸着及び脱離することで、混合ガスから被吸着ガスを回収する装置である。ガス吸着装置１は、第１吸着器１０と、第２吸着器２０と、第３吸着器３０と、燃焼設備４０と、排ガス供給流路５０と、水素供給源６０と、水素供給流路７０と、原料ガス流路８０と、炭化水素合成装置９０と、熱媒体流路１００と、制御部１１０と、を備えている。なお、第１～３吸着器１０，２０，３０を総称して単に吸着器とも呼ぶ。
【0016】
第１吸着器１０は、特定の被吸着ガスを回収するための装置である。第１吸着器１０は、混合ガスに含まれる特定の被吸着ガスを吸着する第１吸着材１２を収容している。ガス吸着装置１では、燃焼設備４０から排出される排ガスを混合ガスとし、二酸化炭素（ＣＯ2）を特定の被吸着ガスとする。第１吸着材１２としては、例えば、ゼオライト、活性炭、シリカゲルが挙げられる。第２吸着器２０，第３吸着器３０は、第１吸着器１０と同様の吸着器である。第２吸着器２０，第３吸着器３０は、第１吸着器１０に対応する第１吸着材１２と同様に、それぞれ第２吸着材２２，第３吸着材３２を収容している。なお、第１～３吸着材１２，２２，３２を総称して単に吸着材とも呼ぶ。第１～３吸着器１０，２０，３０には、吸着器内の温度、圧力を測定するための図示しない温度センサ、圧力センサが設けられている。
【0017】
燃焼設備４０は、工場の燃焼炉である。燃焼設備４０から排出される排ガスには、第１～３吸着材１２，２２，３２に吸着されるＣＯ2の他に、Ｏ2、Ｎ2、Ｈ2０などが含まれている。排ガス供給流路５０は、燃焼設備４０から排出される排ガスを第１～３吸着器１０，２０，３０に供給するためのガス流路であり、複数の配管で形成されている。排ガス供給流路５０を形成している配管には、第１排ガス供給バルブ５１、第２排ガス供給バルブ５２及び第３排ガス供給バルブ５３が設けられている。これらバルブは、各配管内の流量
を調整可能である。第１～３排ガス供給バルブ５１～５３の各々の開閉は、後述する制御部１１０によって制御されている。また、排ガス供給流路５０を形成している配管には、排ガスの温度、圧力、流量、ＣＯ2濃度を測定するための図示しない温度センサ、圧力センサ、流量センサ及びＣＯ2濃度センサが設けられている。
を調整可能である。第１～３排ガス供給バルブ５１～５３の各々の開閉は、後述する制御部１１０によって制御されている。また、排ガス供給流路５０を形成している配管には、排ガスの温度、圧力、流量、ＣＯ2濃度を測定するための図示しない温度センサ、圧力センサ、流量センサ及びＣＯ2濃度センサが設けられている。
【0018】
燃焼設備４０から第１排ガス供給バルブ５１を経由して第１吸着器１０に供給された排ガスにおいて、その排ガスに含まれるＣＯ2は、第１吸着材１２に吸着される。そして、その排ガスのうち残りの成分は、第１排出流路５４から外部に放出される。第１排出流路５４を形成している配管には、第１排出バルブ５７が設けられている。一方、燃焼設備４０から第２，３排ガス供給バルブ５２，５３を経由して第２，３吸着器２０，３０に供給された排ガスにおいて、その排ガスに含まれるＣＯ2は、それぞれ第２，３吸着材２２，３２に吸着される。そして、その排ガスのうち残りの成分は、それぞれ第２，３排出流路５５，５６から外部に放出される。第２，３排出流路５５，５６を形成している配管には、それぞれ第２，３排出バルブ５８，５９が設けられている。第１～３排出バルブ５７～５９の各々の開閉は、後述する制御部１１０によって制御されている。
【0019】
水素供給源６０は、水電解装置である。水素供給流路７０は、水素供給源６０から供給されるＨ2を、第１～３吸着器１０，２０，３０に供給するためのガス流路であり、複数の配管で形成されている。水素供給流路７０を形成している配管には、第１水素供給バルブ７１、第２水素供給バルブ７２、第３水素供給バルブ７３及び第４水素供給バルブ７４が設けられている。これらバルブは、各配管内の流量を調整可能である。第１～４水素供給バルブ７１～７４の各々の開閉は、後述する制御部１１０によって制御されている。水素供給源６０から第１～３水素供給バルブ７１～７３を経由して第１～３吸着器１０，２０，３０に供給されたＨ2は、第１～３吸着材１２，２２，３２に吸着したＣＯ2を脱離するためのパージガスとして利用される。すなわち、水素供給源６０は、第１～３吸着器１０，２０，３０の内部にパージガスを供給するパージガス供給部にあたる。また、水素供給源６０から第４水素供給バルブ７４を経由して後述する原料ガス流路８０に供給されたＨ2は、原料ガス流路８０を流通する原料ガスに付加される。
【0020】
原料ガス流路８０は、第１～３吸着器１０，２０，３０から送り出されたＨ2とＣＯ2とを含む原料ガスを炭化水素合成装置９０に供給するためのガス流路であり、複数の配管で形成されている。原料ガス流路８０を形成している配管には、第１原料ガス供給バルブ８１、第２原料ガス供給バルブ８２及び第３原料ガス供給バルブ８３が設けられている。これらバルブは、各配管内の流量を調整可能である。また、原料ガス流路８０を形成している配管には、真空ポンプ８５が設けられている。真空ポンプ８５は、第１～３原料ガス供給バルブ８１～８３のうちいずれかが開弁されて空間的に真空ポンプ８５と接続している第１～３吸着器１０，２０，３０のいずれかの内部を減圧可能である。また、原料ガス流路８０を形成している配管には、原料ガスの温度、圧力、流量、ＣＯ2濃度を測定するための図示しない温度センサ、圧力センサ、流量センサ及びＣＯ2濃度センサが設けられている。
【0021】
炭化水素合成装置９０は、第１～３吸着器１０，２０，３０から原料ガス流路８０を経由して供給された原料ガスを用いて、メタン化反応によりメタンを合成する装置である。熱媒体流路１００は、第１～３吸着材１２，２２，３２との間で熱交換を行う熱媒体が流通する流路であり、複数の配管（熱媒体流路形成部）で形成されている。メタン化反応によって炭化水素合成装置９０で生じた熱は、熱媒体流路１００を流通する熱媒体を介して、第１～３吸着器１０，２０，３０に供給される。熱媒体流路１００を形成している配管には、第１流路切替バルブ１０４と、第２流路切替バルブ１０５と、第３流路切替バルブ１０６と、第４流路切替バルブ１０７と、が設けられている。第１～４流路切替バルブ１０４～１０７は、いずれも三方弁であり、熱媒体流路１００に含まれる第１流路１０１，
第２流路１０２及び第３流路１０３の中から熱媒体を流通させる流路を切り替える。第１～３流路１０１～１０３は、二重管で構成された第１～３吸着器１０，２０，３０の外側管と内側管との間を通過する流路である。例えば、熱媒体を流通させる流路を第１流路１０１に切り替えると、第１吸着器１０内に収容された第１吸着材１２に対して第１流路１０１を流通する熱媒体から熱が供給される。図１では、第１吸着器１０のうち熱媒体が通過する部分は、ドット状のハッチングにて図示されている。また、熱媒体流路１００を形成している配管には、ポンプ１０８と、温度調整部１０９と、が設けられている。ポンプ１０８は、第１～３流路１０１～１０３のうち第１～４流路切替バルブ１０４～１０７の切替により空間的にポンプ１０８と接続している流路を経由して、熱媒体流路１００内に熱媒体を流通させるとともに、熱媒体の流通方向を変更可能な熱媒体送出部である。温度調整部１０９は、熱媒体の温度を調整可能な装置であり、炭化水素合成装置９０で昇温された熱媒体の温度が設定温度よりも高い場合には、常温の熱媒体を付加して温度を調整する。また、設定温度よりも低い場合には、流量調整の他にもヒータ等によって設定温度まで加熱する場合もある。
第２流路１０２及び第３流路１０３の中から熱媒体を流通させる流路を切り替える。第１～３流路１０１～１０３は、二重管で構成された第１～３吸着器１０，２０，３０の外側管と内側管との間を通過する流路である。例えば、熱媒体を流通させる流路を第１流路１０１に切り替えると、第１吸着器１０内に収容された第１吸着材１２に対して第１流路１０１を流通する熱媒体から熱が供給される。図１では、第１吸着器１０のうち熱媒体が通過する部分は、ドット状のハッチングにて図示されている。また、熱媒体流路１００を形成している配管には、ポンプ１０８と、温度調整部１０９と、が設けられている。ポンプ１０８は、第１～３流路１０１～１０３のうち第１～４流路切替バルブ１０４～１０７の切替により空間的にポンプ１０８と接続している流路を経由して、熱媒体流路１００内に熱媒体を流通させるとともに、熱媒体の流通方向を変更可能な熱媒体送出部である。温度調整部１０９は、熱媒体の温度を調整可能な装置であり、炭化水素合成装置９０で昇温された熱媒体の温度が設定温度よりも高い場合には、常温の熱媒体を付加して温度を調整する。また、設定温度よりも低い場合には、流量調整の他にもヒータ等によって設定温度まで加熱する場合もある。
【0022】
制御部１１０は、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＣＰＵを含んで構成されるコンピュータであり、ガス吸着装置１の全体の制御をおこなう。制御部１１０は、上述の各流路に設けられている各種バルブ、各種センサ（温度センサ、流量センサ、濃度センサ等）のほか、各種ポンプや温度調整部１０９と電気的に接続され、各種センサからの測定値等に基づいて、各種バルブや各種ポンプ、温度調整部１０９等の制御を行う。制御部１１０は、制御工程として、後述するパージガス供給、吸着工程、脱離工程、冷却工程、熱媒体送出、を制御する。
【0023】
図２は、第１～３吸着器１０，２０，３０における吸着工程、脱離工程及び冷却工程の切り替わりを示す説明図である。ガス吸着装置１では、第１～３吸着器１０，２０，３０のそれぞれに、吸着材に被吸着ガスであるＣＯ2を吸着させる吸着工程と、吸着工程後の吸着器の内部にパージガスであるＨ2を供給しながら吸着材からＣＯ2を脱離する脱離工程と、脱離工程後の吸着材を冷却する冷却工程と、を実行させる。図２に示すように、サイクル１、サイクル２及びサイクル３の順で、第１～３吸着器１０，２０，３０は、互いに異なる工程を繰り返す。本実施形態では、各工程の長さは、１８００秒である。すなわち、制御部１１０は、吸着工程と、脱離工程と、冷却工程と、を第１～３吸着器１０，２０，３０に繰り返し実行させる。なお、吸着工程中及び冷却工程中の吸着器には、第１～３吸着器１０，２０，３０のそれぞれに形成された図示しない流路（熱媒体流路１００とは異なる流路）を介して、常温の熱媒体が供給される。一方、脱離工程中の吸着器には、熱媒体流路１００を介して加熱された熱媒体が供給される。換言すれば、脱離工程中の吸着器に対して、制御部１１０により、熱媒体を流通させる熱媒体送出が実行される。
【0024】
第１吸着器１０が吸着工程であるとき、第１排ガス供給バルブ５１及び第１排出バルブ５７は開弁状態であるとともに、第１水素供給バルブ７１及び第１原料ガス供給バルブ８１は閉弁状態である。このような状態において、燃焼設備４０から第１吸着器１０に供給された排ガスに含まれるＣＯ2は、第１吸着材１２に吸着される。そして、その排ガスのうち残りの成分は、第１排出流路５４から外部に放出される。また、吸着工程の際には、第１吸着器１０に形成された図示しない流路（熱媒体流路１００とは異なる流路）を介して、常温の熱媒体が第１吸着器１０に供給されて第１吸着材１２を冷却する。
【0025】
第１吸着器１０が脱離工程であるとき、第１排ガス供給バルブ５１及び第１排出バルブ５７は閉弁状態であるとともに、第１水素供給バルブ７１及び第１原料ガス供給バルブ８１は開弁状態である。このような状態において、水素供給源６０から第１吸着器１０に供給されたＨ2は、パージガスとして、第１吸着材１２に吸着したＣＯ2を脱離する。脱離されたＣＯ2は、Ｈ2とともに原料ガスとして原料ガス流路８０に送り出される。また、脱離
工程の際、真空ポンプ８５が稼働して第１吸着器１０の内部が減圧されているとともに、第１～４流路切替バルブ１０４～１０７の切替により熱媒体を流通させる流路が、第２流路１０２から第１流路１０１に切り替わっている（図２参照）。このとき、第１吸着器１０内に収容された第１吸着材１２に対して、ポンプ１０８により第１流路１０１を流通する熱媒体から熱が供給される。
工程の際、真空ポンプ８５が稼働して第１吸着器１０の内部が減圧されているとともに、第１～４流路切替バルブ１０４～１０７の切替により熱媒体を流通させる流路が、第２流路１０２から第１流路１０１に切り替わっている（図２参照）。このとき、第１吸着器１０内に収容された第１吸着材１２に対して、ポンプ１０８により第１流路１０１を流通する熱媒体から熱が供給される。
【0026】
第１吸着器１０が冷却工程であるとき、第１排ガス供給バルブ５１及び第１排出バルブ５７は閉弁状態であるとともに、第１水素供給バルブ７１及び第１原料ガス供給バルブ８１は閉弁状態である。冷却工程の際、第１～４流路切替バルブ１０４～１０７の切替により熱媒体を流通させる流路が、第１流路１０１から第３流路１０３に切り替わっている（図２参照）。また、冷却工程の際には、第１吸着器１０に形成された図示しない流路（熱媒体流路１００とは異なる流路）を介して、常温の熱媒体が第１吸着器１０に供給されて第１吸着材１２を冷却する。
【0027】
第２，３吸着器２０，３０がそれぞれ吸着工程、脱離工程及び冷却工程であるときには、上述した吸着工程、脱離工程及び冷却工程であるときの第１吸着器１０と同様に、第１吸着器１０の各種バルブに対応する第２，３吸着器２０，３０の各種バルブの開閉及び切替によって、各工程が実行される。
【0028】
図３は、脱離工程における熱媒体の流通方向を示した説明図である。脱離工程における熱媒体の流通方向とは、熱媒体流路１００内を流れる熱媒体の流通方向のことである。本実施形態では、制御部１１０は、脱離工程における熱媒体の流通方向を、吸着工程が開始されてから脱離工程が終了するまでの間に吸着器を出入りするＣＯ2の処理量に応じた流通方向とする。この流通方向には、図３（Ａ）に示した並行方向と、図３（Ｂ）に示した対向方向と、が含まれる。図３（Ａ）（Ｂ）では、第１吸着器１０と同様の吸着器１０ａ（吸着材１２ａを収容）を例示して、並行方向及び対向方向について説明する。図３（Ａ）に示すように、並行方向は、吸着器１０ａ内部におけるパージガスの流れ方向（実線矢印）と同じ方向（破線矢印）のことである。一方、図３（Ｂ）に示すように、対向方向は、吸着器１０ａ内部におけるパージガスの流れ方向（実線矢印）と逆方向（破線矢印）のことである。
【0029】
吸着器１０ａ内部に供給される熱媒体は、吸着器１０ａ内部に進入する位置ＩＮで最も高温であり、吸着器１０ａ内部から外部に送り出される位置ＯＴに近付くほど低温となることから、吸着器１０ａ内部において位置ＩＮに近いほど、吸着材１２ａからのＣＯ2脱離が促進される。一方、吸着器１０ａ内部に供給される水素は、吸着器１０ａ内部に進入する位置ＩＪに近いほど、吸着材１２ａからのＣＯ2脱離を促進する。図３（Ａ）に示すように、並行方向で熱媒体を流通させた場合（位置ＩＮと位置ＩＪとが同じ側にある場合）、対向方向で熱媒体を流通させた場合（位置ＩＮと位置ＩＪが反対側にある場合）と比べて、吸着材１２ａから脱離されるＣＯ2量は少なくなる傾向にある。
【0030】
図４は、脱離工程における熱媒体の流通方向の違いによるＣＯ2回収率を示す説明図である。図４において、横軸は負荷を示し、縦軸はＣＯ2回収率を示す。負荷は、吸着工程が開始されてから脱離工程が終了するまでの間に吸着器を出入りするＣＯ2の処理量のことである。燃焼設備４０から吸着器に供給される排ガスの流量に応じて負荷は変動することに基づいて、負荷を示す数値は、ある流量の排ガスが燃焼設備４０から吸着器に供給されたときを１．０とし、その流量の４，６，８割の流量の排ガスが供給された場合をそれぞれ０．４、０．６、０．８とした。以降の説明では、０．６未満の負荷を低負荷と呼び、０．６から１．０未満までの負荷を中負荷と呼び、１．０以上の負荷を高負荷と呼ぶ。ＣＯ2回収率は、脱離工程において吸着器から脱離されるＣＯ2量を、当該脱離工程の直前の吸着工程において吸着器に供給されたＣＯ2量で除した値である。図４の実線は、脱離
工程において並行方向で熱媒体を流通させた場合の結果を示し、図４の１点鎖線は、脱離工程において対向方向で熱媒体を流通させた場合の結果を示している。
工程において並行方向で熱媒体を流通させた場合の結果を示し、図４の１点鎖線は、脱離工程において対向方向で熱媒体を流通させた場合の結果を示している。
【0031】
図４に示すように、低負荷（～０．６）においては、並行方向と対向方向とのうちいずれの流通方向で熱媒体を流通させても脱離工程におけるＣＯ2回収率は同等である。中負荷から高負荷（０．６～１．０）においては、並行方向で熱媒体を流通させた場合にはＣＯ2回収率は低下する一方、対向方向で熱媒体を流通させた場合には、並行方向でのＣＯ2回収率と比べて、ＣＯ2回収率は高い。
【0032】
図５は、吸着工程終了時及び脱離工程終了時の吸着材におけるＣＯ2吸着量を示す説明図である。図５において、横軸は負荷を示し、縦軸は吸着材重量あたりのＣＯ2吸着量を示す。図５（Ａ）は、脱離工程時に常に並行方向で熱媒体を流通させた場合の結果である。図５（Ｂ）は、脱離工程時に常に対向方向で熱媒体を流通させた場合の結果である。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示された点ａ１～ａ８は吸着工程終了時のＣＯ2吸着量を示し、点ｄ１～ｄ８は脱離工程終了時のＣＯ2吸着量を示す。例えば、点ａ１と点ｄ１との差が脱離工程において吸着器から回収されるＣＯ2量を示す。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示された結果は、吸着工程と脱離工程とを複数回繰り返して得られた複数の結果の平均である。
【0033】
図４で説明したように、低負荷（～０．６）においては、並行方向と対向方向とのうちいずれの流通方向で熱媒体を流通させても脱離工程におけるＣＯ2回収率は同等である。一方、低負荷（～０．６）において、脱離工程時に常に並行方向で熱媒体を流通させた場合の吸着工程終了時のＣＯ2吸着量（図５（Ａ）の点ａ１，ａ２）は、脱離工程時に常に対向方向で熱媒体を流通させた場合の同ＣＯ2吸着量（図５（Ｂ）の点ａ５，ａ６）と比べて多い。このため、脱離工程終了時の吸着材（図５（Ａ）の点ｄ１，ｄ２）においても、ＣＯ2が吸着していない未吸着部分は、（図５（Ｂ）の点ｄ５，ｄ６と比べて）少なくなる（ここでいう未吸着部分は、ＣＯ2吸着量０．１０と点ｄ１，ｄ２との間の長さで表される）。これは、図３にて説明したように、並行方向で熱媒体を流通させた場合（図３（Ａ）参照）、対向方向で熱媒体を流通させた場合（図３（Ｂ）参照）と比べて、片側端部の吸着材から重点的にＣＯ2が脱離されることによるものと考えられる。未吸着部分には、排ガスに含まれるＣＯ2以外の不純物（例えば窒素等）が吸着される可能性があることから、未吸着部分が多くなると、吸着材から回収されるガス中に不純物が混入する可能性が高くなる。よって、低負荷（～０．６）では、吸着材から回収されるガスのＣＯ2純度を高くする観点から、脱離工程において並行方向で熱媒体を流通させた方が有利である。
【0034】
図４で説明したように、中負荷から高負荷（０．６～１．０）においては、並行方向で熱媒体を流通させた場合にはＣＯ2回収率は低下する一方、対向方向で熱媒体を流通させた場合には、並行方向でのＣＯ2回収率と比べて、ＣＯ2回収率は高い。また、図５（Ｂ）の点ａ８に示すように、高負荷（１．０）において、脱離工程時に常に対向方向で熱媒体を流通させた場合、吸着工程終了時のＣＯ2吸着量はある程度多くなることから、低負荷（～０．６）の場合（点ａ５，ａ６）と比べて、未吸着部分は少なくなっている。よって、高負荷（１．０）では、未吸着部分を少なくしつつ吸着器から回収されるＣＯ2量を確保する観点から、脱離工程において対向方向で熱媒体を流通させた方が有利である。このように、ガス吸着装置１において、制御部１１０は、脱離工程における熱媒体の流通方向を、低負荷（～０．６）では並行方向とし、高負荷（１．０）では対向方向とする。次に、中負荷（０．６～１．０未満）における流通方向について説明する。
【0035】
図６は、脱離工程における熱媒体の流通方向の配分を示す説明図である。図６において、横軸は負荷を示し、縦軸は対向期間割合を示す。図６において、対向期間割合は、脱離
工程１回あたりの時間の長さを１．０とし、その脱離工程中に熱媒体を対向方向で流通させる対向期間の割合である。例えば、低負荷（～０．６）では、脱離工程中は常に熱媒体を並行方向で流通させる並行期間であり、高負荷（１．０）では、脱離工程中は常に対向期間である。一方、中負荷（０．６～１．０未満）では、図６に示すように、ガス吸着装置１では、制御部１１０は、ポンプ１０８を制御して、脱離工程における熱媒体の流通方向を、並行方向と対向方向とのうち一方の方向としてから、他方の方向に切り替える。すなわち、制御部１１０は、脱離工程で実行される熱媒体送出において、熱媒体の流通方向を変更する。本実施形態では、制御部１１０は、脱離工程における熱媒体の流通方向を、並行方向としてから、対向方向に切り替える。また、図６に示すように、制御部１１０は、中負荷（０．６～１．０未満）において、ＣＯ2の処理量が少ないほど（負荷が低いほど）並行期間を長くし、ＣＯ2の処理量が多いほど（負荷が高いほど）対向期間を長くする。
工程１回あたりの時間の長さを１．０とし、その脱離工程中に熱媒体を対向方向で流通させる対向期間の割合である。例えば、低負荷（～０．６）では、脱離工程中は常に熱媒体を並行方向で流通させる並行期間であり、高負荷（１．０）では、脱離工程中は常に対向期間である。一方、中負荷（０．６～１．０未満）では、図６に示すように、ガス吸着装置１では、制御部１１０は、ポンプ１０８を制御して、脱離工程における熱媒体の流通方向を、並行方向と対向方向とのうち一方の方向としてから、他方の方向に切り替える。すなわち、制御部１１０は、脱離工程で実行される熱媒体送出において、熱媒体の流通方向を変更する。本実施形態では、制御部１１０は、脱離工程における熱媒体の流通方向を、並行方向としてから、対向方向に切り替える。また、図６に示すように、制御部１１０は、中負荷（０．６～１．０未満）において、ＣＯ2の処理量が少ないほど（負荷が低いほど）並行期間を長くし、ＣＯ2の処理量が多いほど（負荷が高いほど）対向期間を長くする。
【0036】
図７は、中負荷（０．８）における脱離工程時の並行期間と対向期間とを検討した際の試験結果を示す説明図である。図７において、横軸は並行期間割合を示し、縦軸はＣＯ2回収率（図４と同様）と、吸着工程後の吸着材におけるＣＯ2吸着量と、を示す。図７において、並行期間割合は、脱離工程１回あたりの時間の長さを１．０とし、その脱離工程中の並行期間の割合である。例えば、並行期間割合が１である場合、脱離工程中はすべて並行期間であり、並行期間割合が０である場合、脱離工程中はすべて対向期間である。また、並行期間割合が０．５である場合、脱離工程中の前半期間を並行期間とし、後半期間を対向期間とする。すなわち、図７には、図面右側に向かうほど脱離工程時に占める並行期間割合が高いときの結果が示されている。黒塗りの丸は、ＣＯ2回収率を示す。黒塗りの矩形は、吸着工程後の吸着材におけるＣＯ2吸着量を示す。
【0037】
図７にて黒塗りの矩形で示されるように、並行期間割合が高いほど、吸着工程後の吸着材におけるＣＯ2吸着量は増加しており、並行期間割合が低いほど（対向期間の割合が高いほど）、同吸着量は減少している。一方、図７にて黒塗りの丸で示されるように、並行期間割合が高いほど、ＣＯ2回収率は概ね減少しており、並行期間割合が低いほど（対向期間の割合が高いほど）、ＣＯ2回収率は概ね増加している。図７に示された結果より、中負荷（０．８）での脱離工程における並行期間割合は、０．６～０．８の範囲内に設定されることが好ましい。この範囲内であれば、ＣＯ2回収率を低下させずに、且つ、吸着工程後の吸着材におけるＣＯ2吸着量を高くすることができる。そして、吸着工程後の吸着材においてＣＯ2吸着量が高ければ、脱離工程後の吸着材においても未吸着部分を少なくできる可能性が高いことから、吸着材から回収されるガス中に不純物が混入する可能性は低くなる。
【0038】
図８は、流通方向調整処理の手順の一例を示すフローチャートである。流通方向調整処理は、吸着工程が開始されてから脱離工程が終了するまでの間に吸着器を出入りするＣＯ2処理量に応じて、制御部１１０が脱離工程における熱媒体の流通方向を調整する処理である。したがって、流通方向調整処理は、第１～３吸着器１０，２０，３０のうち脱離工程を開始する吸着器に対して実施される。これ以降、流通方向調整処理の説明において、第１～３吸着器１０，２０，３０のうち流通方向調整処理の対象となる吸着器を対象吸着器と呼び、対象吸着器に収容されている吸着材を対象吸着材と呼ぶ。
【0039】
流通方向調整処理が開始されると、制御部１１０は、まず初めに、対象吸着器で処理されるＣＯ2処理量Ｇａを取得する（ステップＳ１０）。ＣＯ2処理量Ｇａは、上述してきたように、吸着工程が開始されてから脱離工程が終了するまでの間に吸着器を出入りするＣＯ2処理量である。このとき、制御部１１０は、排ガス供給流路５０を形成している配管に設けられた図示しない温度センサ、圧力センサ、流量センサ及びＣＯ2濃度センサから受信した情報（燃焼設備４０から対象吸着器に供給される排ガスに関する情報）を用いて
、予め準備された関係式やマップ等から、対象吸着器で処理されるＣＯ2処理量Ｇａを求める。
、予め準備された関係式やマップ等から、対象吸着器で処理されるＣＯ2処理量Ｇａを求める。
【0040】
次に、制御部１１０は、炭化水素合成装置９０によるメタンの合成に用いられるＣＯ2量を取得する（ステップＳ２０）。制御部１１０は、ステップＳ１０にて取得したＣＯ2処理量Ｇａを参照して、予め準備された関係式やマップ等からメタンの合成に用いられるＣＯ2量を取得する。
【0041】
次に、制御部１１０は、脱離条件を決定する（ステップＳ３０）。脱離条件には、脱離工程時に水素供給源６０から対象吸着器に供給されるＨ2量や真空ポンプ８５の稼働期間の長さが含まれる。制御部１１０は、ステップＳ１０にて取得したＣＯ2処理量Ｇａに応じて、脱離条件を決定する。
【0042】
次に、制御部１１０は、ＣＯ2処理量Ｇａが基準処理量Ｇｔｈｒより小さいか判定する（ステップＳ４０）。基準処理量Ｇｔｈｒは、ＣＯ2処理量Ｇａが中負荷以下であるか高負荷であるかを切り分けるための基準値である（図６参照）。ＣＯ2処理量Ｇａが基準処理量Ｇｔｈｒより大きい場合、すなわち、ＣＯ2処理量Ｇａが高負荷である場合（ステップＳ４０：ＮＯ）、制御部１１０は、対象吸着器における熱媒体の流通方向を対向方向にして（ステップＳ１００）、対象吸着器に脱離工程を開始させたのち、流通方向調整処理を終了する。対向方向での熱媒体の流通は、次の冷却工程が開始されるまで継続する。本実施形態では、各工程の長さは、１８００秒であるから、ＣＯ2処理量Ｇａが高負荷である場合（ステップＳ４０：ＮＯ）、対向方向での熱媒体の流通を１８００秒間行う。
【0043】
一方、ＣＯ2処理量Ｇａが基準処理量Ｇｔｈｒより小さい場合、すなわち、ＣＯ2処理量Ｇａが低負荷もしくは中負荷である場合（ステップＳ４０：ＹＥＳ）、制御部１１０は、切替タイミングＴｔｈｒを取得する（ステップＳ５０）。切替タイミングＴｔｈｒは、脱離工程が開始されて、初めに並行方向で熱媒体が流通されてから、次に対向方向での熱媒体の流通に切り替えるタイミングである。制御部１１０は、図示しない記憶部からＣＯ2処理量Ｇａに応じた切替タイミングＴｔｈｒを取得する。この切替タイミングＴｔｈｒは、ＣＯ2処理量Ｇａが少ないほど（負荷が低いほど）並行期間が長くなるよう設定されている。なお、ＣＯ2処理量Ｇａが低負荷とみなされる場合、それに応じた切替タイミングＴｔｈｒは、脱離工程が終了するタイミングで並行方向から対向方向へ流通方向を切り替える（すなわち、対向方向での熱媒体の流通を１８００秒間行ったのちに対向方向へ切り替える）タイミングであり、この場合、対向方向で熱媒体が流通する時間は実質的にゼロである。切替タイミングＴｔｈｒを取得したのち（ステップＳ５０）、制御部１１０は、対象吸着器における熱媒体の流通方向を並行方向にして（ステップＳ６０）、対象吸着器に脱離工程を開始させる。
【0044】
次に、制御部１１０は、脱離工程経過期間Ｔが切替タイミングＴｔｈｒを経過したか判定する（ステップＳ７０）。脱離工程経過期間Ｔは、対象吸着器が脱離工程を開始してから経過した期間である。脱離工程経過期間Ｔが切替タイミングＴｔｈｒを経過した場合（ステップＳ７０：ＹＥＳ）、制御部１１０は、対象吸着器における熱媒体の流通方向を対向方向に切り換えたのち（ステップＳ１００）、流通方向調整処理を終了する。対向方向での熱媒体の流通は、次の冷却工程が開始されるまで継続する。
【0045】
一方、脱離工程経過期間Ｔが切替タイミングＴｔｈｒを経過していない場合（ステップＳ７０：ＮＯ）、制御部１１０は、実脱離量が想定脱離量より少ないか判定する（ステップＳ８０）。実脱離量は、脱離工程が開始されてから対象吸着材から脱離した実際のＣＯ2脱離量である。制御部１１０は、原料ガス流路８０を形成している配管に設けられた図示しない温度センサ、圧力センサ、流量センサ及びＣＯ2濃度センサから受信した情報を
用いて、予め準備された関係式やマップ等から、実脱離量を求める。想定脱離量は、脱離工程が開始されてから対象吸着材から脱離されることが想定されるＣＯ2脱離量であり、脱離工程開始後の経過時間ごとに設定されている。制御部１１０は、脱離量取得部として機能することにより、図示しない記憶部から脱離工程開始後の経過時間に応じた想定脱離量を取得し、実脱離量が想定脱離量より少ないか判定する。実脱離量が想定脱離量より多い場合（ステップＳ８０：ＮＯ）、制御部１１０は、再びステップＳ７０の処理を実行する。
用いて、予め準備された関係式やマップ等から、実脱離量を求める。想定脱離量は、脱離工程が開始されてから対象吸着材から脱離されることが想定されるＣＯ2脱離量であり、脱離工程開始後の経過時間ごとに設定されている。制御部１１０は、脱離量取得部として機能することにより、図示しない記憶部から脱離工程開始後の経過時間に応じた想定脱離量を取得し、実脱離量が想定脱離量より少ないか判定する。実脱離量が想定脱離量より多い場合（ステップＳ８０：ＮＯ）、制御部１１０は、再びステップＳ７０の処理を実行する。
【0046】
実脱離量が想定脱離量より少ない場合（ステップＳ８０：ＹＥＳ）、制御部１１０は、切替タイミングＴｔｈｒを補正する（ステップＳ９０）。詳細には、制御部１１０は、当初ステップＳ５０にて取得した切替タイミングＴｔｈｒより並行期間が短くなるよう、切替タイミングＴｔｈｒを補正する。このように、制御部１１０は、ＣＯ2処理量Ｇａに応じた並行期間の長さ及び対向期間の長さ（当初取得した切替タイミングＴｔｈｒ）を、実脱離量に応じて補正する。その後、制御部１１０は、補正した切替タイミングＴｔｈｒを用いて、脱離工程経過期間Ｔが切替タイミングＴｔｈｒを経過したか判定する（ステップＳ７０）。
【0047】
以上説明したように、第１実施形態のガス吸着装置１によれば、脱離工程における熱媒体の流通方向を、吸着工程が開始されてから脱離工程が終了するまでの間に吸着器を出入りするＣＯ2の処理量に応じた流通方向とする。上述したように、ＣＯ2の処理量が比較的少ない低負荷である場合、脱離工程において並行方向と対向方向とのうちいずれの流通方向で熱媒体を流通させても被吸着ガスの回収率は同等であるが（図４参照）、並行方向で流通させた方が、吸着材から回収される回収ガス中に不純物が混入する可能性を低くすることができる（図５参照）。一方、ＣＯ2の処理量が比較的多い高負荷である場合には、脱離工程において並行方向よりも対向方向で熱媒体を流通させた方が、ＣＯ2回収率を高くできる（図４参照）。したがって、ＣＯ2の処理量に関わらず脱離工程における熱媒体の流通方向が一定である形態と比べて、この構成によれば、ＣＯ2の処理量に応じて脱離工程における熱媒体の流通方向を並行方向や対向方向に可変であることから、ＣＯ2の処理量に即した適切な流通方向で熱媒体を流通させることができる。具体的には、第１実施形態のガス吸着装置１では、脱離工程における熱媒体の流通方向を、低負荷（～０．６）では並行方向とし、高負荷（１．０）では対向方向とし、中負荷（０．６～１．０未満）では並行方向としてから対向方向に切り替える（図６参照）。
【0048】
また、第１実施形態のガス吸着装置１では、ＣＯ2の処理量が中負荷である場合、脱離工程における熱媒体の流通方向は、並行方向と対向方向とのうち一方の方向としてから、他方の方向に切り替わる。並行方向で熱媒体を流通させた場合、対向方向と比べて吸着材から脱離されるＣＯ2量が少ないことから、脱離工程後の吸着材において未吸着部分を少なくすることができる（図５参照）。その結果、その後の吸着工程を経て更に未吸着部分が少なくなることから、吸着材から回収される回収ガス中に不純物が混入する可能性を低くすることができる。しかし、その反面、ＣＯ2回収率は、高負荷になるにつれて低くなる（図４参照）。一方、対向方向で熱媒体を流通させた場合、並行方向と比べて吸着材から脱離されるＣＯ2量が多いことから、ＣＯ2回収率を高くすることができる（図４参照）。しかし、その反面、脱離工程後の吸着材において未吸着部分が多くなり、その後の吸着工程を経ても未吸着部分が多く残る可能性が高いことから、吸着材から回収される回収ガス中に不純物が混入する可能性が高くなる（図５参照）。この点、第１実施形態のガス吸着装置１によれば、脱離工程における熱媒体の流通方向を、並行方向と対向方向とのうち一方の方向から他方の方向に切り替えることによって、脱離工程後の吸着材において未吸着部分を少なくすることと、脱離工程によるＣＯ2回収率を高くすることと、を両立することができる。
【0049】
第１実施形態のガス吸着装置１における流通方向の切替について、具体的には、ＣＯ2の処理量が中負荷である場合、脱離工程における熱媒体の流通方向は、並行方向としてから対向方向に切り替わる。すなわち、初めに、吸着材において未吸着部分を少なくする並行方向で熱媒体を流通させてから、次に、吸着材から脱離されるＣＯ2量が多い対向方向で熱媒体を流通させることにより、上述した両立を実現している。
【0050】
また、第１実施形態のガス吸着装置１では、中負荷における流通方向の切替について、ＣＯ2の処理量が少ないほど（負荷が低いほど）並行期間を長くし、ＣＯ2の処理量が多いほど（負荷が高いほど）対向期間を長くする。このため、ＣＯ2の処理量（負荷）に応じて並行期間及び対向期間を調整可能であることから、脱離工程後の吸着材において未吸着部分を少なくすることと、脱離工程による被吸着ガスの回収率を高くすることと、を一層精度よく両立することができる。
【0051】
また、第１実施形態のガス吸着装置１では、ＣＯ2の処理量に応じて取得された切替タイミングＴｔｈｒを、実脱離量に応じて補正する。このため、脱離工程のうち初めの並行期間中におけるＣＯ2脱離量が想定より少なかった場合、並行期間を短くするとともに対向期間を長くすることができる。
【0052】
＜第２実施形態＞
第２実施形態のガス吸着装置は、第１実施形態のガス吸着装置１と比べて、中負荷（０．６～１．０未満）では、脱離工程における熱媒体の流通方向を、対向方向としてから、並行方向に切り替える点を除いて第１実施形態のガス吸着装置１と同じである。
第２実施形態のガス吸着装置は、第１実施形態のガス吸着装置１と比べて、中負荷（０．６～１．０未満）では、脱離工程における熱媒体の流通方向を、対向方向としてから、並行方向に切り替える点を除いて第１実施形態のガス吸着装置１と同じである。
【0053】
第２実施形態における流通方向調整処理では、第１実施形態と比べて、ステップＳ５０，６０，８０，９０，１００の処理が異なる（ステップＳ１０～４０，７０の処理は同じである）。第２実施形態における流通方向調整処理では、まず、ステップＳ５０において取得される切替タイミングＴｔｈｒは、脱離工程が開始されて、初めに対向方向で熱媒体が流通されてから、次に並行方向での熱媒体の流通に切り替えるタイミングである。なお、この切替タイミングＴｔｈｒにおいても、ＣＯ2の処理量が少ないほど（負荷が低いほど）並行期間が長くなるよう設定されている。また、ステップＳ６０において、対象吸着器における熱媒体の流通方向を対向方向とするとともに、ステップＳ１００において、対象吸着器における熱媒体の流通方向を並行方向とする。また、ステップＳ８０において、実脱離量が想定脱離量より多いか判定する。そして、実脱離量が想定脱離量より多い場合には、ステップＳ９０において、当初ステップ５０にて取得した切替タイミングＴｔｈｒより対向期間が短くなるよう、切替タイミングＴｔｈｒを補正する。
【0054】
以上のような第２実施形態のガス吸着装置によっても、第１実施形態と同様に、ＣＯ2の処理量に即した適切な流通方向で熱媒体を流通させることができる。また、脱離工程後の吸着材において未吸着部分を少なくすることと、脱離工程によるＣＯ2回収率を高くすることと、を両立することができる。さらに、第２実施形態のガス吸着装置によれば、脱離工程のうち初めの対向期間中におけるＣＯ2脱離量が想定より多い場合、対向期間を短くするとともに並行期間を長くすることができる。
【0055】
＜本実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【0056】
［変形例１］
上記実施形態では、二酸化炭素（ＣＯ2）を特定の被吸着ガスとしていたが、これに限られない。例えば、特定の被吸着ガスは、水（Ｈ2Ｏ）、窒素酸化物（ＮＯX）、硫黄酸化
物（ＳＯX）等であってもよい。
上記実施形態では、二酸化炭素（ＣＯ2）を特定の被吸着ガスとしていたが、これに限られない。例えば、特定の被吸着ガスは、水（Ｈ2Ｏ）、窒素酸化物（ＮＯX）、硫黄酸化
物（ＳＯX）等であってもよい。
【0057】
［変形例２］
上記実施形態では、水素供給源６０は、水電解装置であったが、これに限られない。例えば、水素供給源６０は、水素ガスを貯蔵したガスタンクであってもよい。
上記実施形態では、水素供給源６０は、水電解装置であったが、これに限られない。例えば、水素供給源６０は、水素ガスを貯蔵したガスタンクであってもよい。
【0058】
［変形例３］
上記実施形態では、脱離工程における熱媒体の流通方向を、低負荷では並行方向とし、高負荷では対向方向とし、中負荷では、並行方向と対向方向とのうち一方の方向としてから他方の方向に切り替えていたが、これに限られない。例えば、低負荷及び高負荷においても、流通方向を切り替えてもよい。この場合、低負荷では、脱離工程中の大半を並行期間にするとともに残余の期間を対向期間とし、高負荷では、脱離工程中の大半を対向期間にするとともに残余の期間を並行期間とする。
上記実施形態では、脱離工程における熱媒体の流通方向を、低負荷では並行方向とし、高負荷では対向方向とし、中負荷では、並行方向と対向方向とのうち一方の方向としてから他方の方向に切り替えていたが、これに限られない。例えば、低負荷及び高負荷においても、流通方向を切り替えてもよい。この場合、低負荷では、脱離工程中の大半を並行期間にするとともに残余の期間を対向期間とし、高負荷では、脱離工程中の大半を対向期間にするとともに残余の期間を並行期間とする。
【0059】
［変形例４］
第１実施形態では、脱離工程において初めの並行期間が開始されてから（ステップＳ６０）、実脱離量に応じて脱離工程中に切替タイミングＴｔｈｒが補正されていたが、これに限られない。例えば、脱離工程中に切替タイミングＴｔｈｒは補正されず、脱離工程以外の間（吸着工程や冷却工程）に切替タイミングＴｔｈｒは補正されて、その補正された切替タイミングＴｔｈｒは、それ以降の脱離工程に用いられてもよい。この補正に用いられる実脱離量は、直前の脱離工程において求められた実脱離量であってもよいし、脱離工程の繰り返しによって蓄積された複数の実脱離量であってもよい。
第１実施形態では、脱離工程において初めの並行期間が開始されてから（ステップＳ６０）、実脱離量に応じて脱離工程中に切替タイミングＴｔｈｒが補正されていたが、これに限られない。例えば、脱離工程中に切替タイミングＴｔｈｒは補正されず、脱離工程以外の間（吸着工程や冷却工程）に切替タイミングＴｔｈｒは補正されて、その補正された切替タイミングＴｔｈｒは、それ以降の脱離工程に用いられてもよい。この補正に用いられる実脱離量は、直前の脱離工程において求められた実脱離量であってもよいし、脱離工程の繰り返しによって蓄積された複数の実脱離量であってもよい。
【0060】
以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。
【符号の説明】
【0061】
１…ガス吸着装置
１０…第１吸着器
１２…第１吸着材
２０…第２吸着器
２２…第２吸着材
３０…第３吸着器
３２…第３吸着材
４０…燃焼設備
５０…排ガス供給流路
５１…第１排ガス供給バルブ
５２…第２排ガス供給バルブ
５３…第３排ガス供給バルブ
５４…第１排出流路
５５…第２排出流路
５６…第３排出流路
５７…第１排出バルブ
５８…第２排出バルブ
５９…第３排出バルブ
６０…水素供給源
７０…水素供給流路
７１…第１水素供給バルブ
７２…第２水素供給バルブ
７３…第３水素供給バルブ
７４…第４水素供給バルブ
８０…原料ガス流路
８１…第１原料ガス供給バルブ
８２…第２原料ガス供給バルブ
８３…第３原料ガス供給バルブ
８５…真空ポンプ
９０…炭化水素合成装置
１００…熱媒体流路
１０１…第１流路
１０２…第２流路
１０３…第３流路
１０４…第１流路切替バルブ
１０５…第２流路切替バルブ
１０６…第３流路切替バルブ
１０７…第４流路切替バルブ
１０８…ポンプ
１０９…温度調整部
１１０…制御部
１０…第１吸着器
１２…第１吸着材
２０…第２吸着器
２２…第２吸着材
３０…第３吸着器
３２…第３吸着材
４０…燃焼設備
５０…排ガス供給流路
５１…第１排ガス供給バルブ
５２…第２排ガス供給バルブ
５３…第３排ガス供給バルブ
５４…第１排出流路
５５…第２排出流路
５６…第３排出流路
５７…第１排出バルブ
５８…第２排出バルブ
５９…第３排出バルブ
６０…水素供給源
７０…水素供給流路
７１…第１水素供給バルブ
７２…第２水素供給バルブ
７３…第３水素供給バルブ
７４…第４水素供給バルブ
８０…原料ガス流路
８１…第１原料ガス供給バルブ
８２…第２原料ガス供給バルブ
８３…第３原料ガス供給バルブ
８５…真空ポンプ
９０…炭化水素合成装置
１００…熱媒体流路
１０１…第１流路
１０２…第２流路
１０３…第３流路
１０４…第１流路切替バルブ
１０５…第２流路切替バルブ
１０６…第３流路切替バルブ
１０７…第４流路切替バルブ
１０８…ポンプ
１０９…温度調整部
１１０…制御部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】