特開 2023-146122 回収装置、回収方法、および、コンピュータプログラム

(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】P2023146122

(43)【公開日】2023-10-12

(54)【発明の名称】回収装置、回収方法、および、コンピュータプログラム

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/04 20060101AFI20231004BHJP

【ＦＩ】

B01D53/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022053144

(22)【出願日】2022-03-29

(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】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】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(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

(71)【出願人】

【識別番号】000241485

【氏名又は名称】豊田通商株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100160691

【弁理士】

【氏名又は名称】田邊 淳也

(72)【発明者】

【氏名】山本 征治

(72)【発明者】

【氏名】小宅 教文

(72)【発明者】

【氏名】小笠原 和人

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 裕次郎

(72)【発明者】

【氏名】永田 哲治

(72)【発明者】

【氏名】堀部 伸光

(72)【発明者】

【氏名】三ツ橋 翔

(72)【発明者】

【氏名】小野寺 義之

【テーマコード（参考）】

4D012

【Ｆターム（参考）】

4D012BA01

4D012BA02

4D012BA03

4D012CA03

4D012CB16

4D012CD04

4D012CE01

4D012CF02

4D012CF05

4D012CF08

4D012CF10

4D012CG01

4D012CH10

4D012CK01

(57)【要約】

【課題】 回収装置において、回収ガスの品質を安定させる技術を提供する。
【解決手段】 回収装置は、特定物質を吸着する吸着材を収容する吸着器と、混合ガスの温度を含む、吸着器に供給される混合ガスの性状の推定情報または計測情報である混合ガス情報と、吸着材の環境温度を含む、吸着材の吸着性能に影響を与える環境条件の推定情報または計測情報である吸着条件と、を取得する取得部と、混合ガス情報と、吸着条件とを用いて、吸着材の吸着量推定値と吸着材の飽和吸着量とを推定する推定部と、推定された吸着量推定値と飽和吸着量とに応じて、混合ガスを供給する吸着器を切り替える切替部と、を備える。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

混合ガスに含まれる特定物質を回収する回収装置であって、
前記特定物質を吸着する吸着材を収容する吸着器と、
前記混合ガスの温度を含む、前記吸着器に供給される前記混合ガスの性状の推定情報または計測情報である混合ガス情報と、前記吸着材の環境温度を含む、前記吸着材の吸着性能に影響を与える環境条件の推定情報または計測情報である吸着条件と、を取得する取得部と、
前記混合ガス情報と、前記吸着条件とを用いて、前記吸着材の吸着量推定値と前記吸着材の飽和吸着量とを推定する推定部と、
推定された前記吸着量推定値と前記飽和吸着量とに応じて、前記混合ガスを供給する吸着器を切り替える切替部と、を備える回収装置。

【請求項2】

請求項１に記載の回収装置であって、
前記推定部は、
前記混合ガス情報を用いて、前記吸着器に導入される前記特定物質の導入量推定値を推定し、
推定された前記導入量推定値を用いて、特定時点における前記吸着材が吸着している前記特定物質の量を表す前記吸着量推定値を推定し、
前記混合ガス情報を用いて推定された前記飽和吸着量に制御定数を乗じた切替閾値を算出し、
前記切替部は、前記吸着量推定値と前記切替閾値とを比較して、前記混合ガスを供給する吸着器を切り替える、
回収装置。

【請求項3】

請求項１に記載の回収装置であって、
前記取得部は、前記吸着器から排出される排出ガスの流量と、前記排出ガス中の前記特定物質の濃度とを含む、前記排出ガスの性状の推定情報または計測情報である排出ガス情報を取得し、
前記推定部は、
前記混合ガス情報を用いて、前記吸着器に導入される前記特定物質の導入量推定値を推定し、
前記排出ガス情報を用いて、前記吸着器から排出される前記特定物質の排出量推定値を推定し、
前記導入量推定値と前記排出量推定値との差分を用いて、特定時点における前記吸着材が吸着している前記特定物質の量を表す前記吸着量推定値を推定し、
前記混合ガス情報を用いて推定された前記飽和吸着量に制御定数を乗じた切替閾値を算出し、
前記切替部は、前記吸着量推定値と前記切替閾値とを比較して、前記混合ガスを供給する吸着器を切り替える、
回収装置。

【請求項4】

請求項２または請求項３に記載の回収装置であって、
前記取得部は、前記特定物質を吸着した前記吸着材から脱離する前記特定物質の脱離量の推定情報または計測情報である脱離量情報を取得し、
前記推定部は、
前記脱離量情報を用いて、脱離量推定値を推定し、
前記導入量推定値に対する前記脱離量推定値の割合を用いて、前記制御定数を算出する、
回収装置。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の回収装置であって、
前記推定部は、
前記混合ガス情報を用いて、前記吸着器への前記混合ガスの供給を開始してから前記特定時点までの前記混合ガスの性状の平均値を算出し、
前記吸着条件を用いて、前記吸着器への前記混合ガスの供給を開始してから前記特定時点までの前記環境条件の平均値を算出し、
前記混合ガスの性状の平均値と前記環境条件の平均値とを用いて、前記吸着材の飽和吸着量を推定する、
回収装置。

【請求項6】

請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の回収装置であって、
前記取得部は、前記混合ガスに含まれる前記特定物質以外の物質の濃度を含む、前記混合ガス情報を取得し、
前記推定部は、前記混合ガス情報に含まれる、前記混合ガスに含まれる前記特定物質以外のガスの濃度を用いて、前記吸着材の飽和吸着量を推定する、
回収装置。

【請求項7】

混合ガスに含まれる特定物質を回収装置によって回収する回収方法であって、
前記特定物質を吸着材に吸着させる工程と、
前記混合ガスの温度を含む、吸着器に供給される前記混合ガスの性状の推定情報または計測情報である混合ガス情報と、前記吸着材の環境温度を含む、前記吸着材の吸着性能に影響を与える環境条件の推定情報または計測情報である吸着条件と、を取得する工程と、
前記混合ガス情報と、前記吸着条件とを用いて、前記吸着材の吸着量推定値と前記吸着材の飽和吸着量とを推定する工程と、
推定された前記吸着量推定値と前記飽和吸着量とに応じて、前記混合ガスを供給する吸着器を切り替える工程と、を備える、
回収方法。

【請求項8】

混合ガスに含まれる特定物質の回収をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムであって、
前記特定物質を吸着材に吸着させる機能と、
前記混合ガスの温度を含む、前記吸着材を収容する吸着器に供給される前記混合ガスの性状の推定情報または計測情報である混合ガス情報と、前記吸着材の環境温度を含む、前記吸着材の吸着性能に影響を与える環境条件の推定情報または計測情報である吸着条件と、を取得する機能と、
前記混合ガス情報と、前記吸着条件とを用いて、前記吸着材の吸着量推定値と前記吸着材の飽和吸着量とを推定する機能と、
推定された前記吸着量推定値と前記飽和吸着量とに応じて、前記混合ガスを供給する吸着器を切り替える機能と、をコンピュータに実行させる、
コンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回収装置、回収方法、および、コンピュータプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、混合ガスに含まれる特定物質を回収する回収装置が知られている（例えば、特許文献１，２）。回収装置は、例えば、吸着工程において吸着材を用いて混合ガス中の特定物質を吸着し、回収工程において吸着材に吸着された特定物質を吸着材から脱離させることで、特定物質を回収する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６７９１１７７号明細書

【特許文献2】特開２０２０－７８８６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

回収装置によって回収される特定物質を工業製品の製造などに利用する場合、一定の品質の製品を安定して製造するためには、吸着材から脱離させた特定物質を含む回収ガスの特定物質の濃度が安定していることが必要である。しかしながら、混合ガスの性状や吸着材が置かれている環境などによって吸着材が吸着可能な特定物質の量は変化するため、吸着材から脱離する特定物質の量が回収工程ごとに変化するおそれがある。この場合、回収ガス中の特定物質の濃度も変化するため、回収ガスの品質を安定させることは困難であった。

【0005】

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、回収装置において、回収ガスの品質を安定させる技術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、混合ガスに含まれる特定物質を回収する回収装置が提供される。この回収装置は、前記特定物質を吸着する吸着材を収容する吸着器と、前記混合ガスの温度を含む、前記吸着器に供給される前記混合ガスの性状の推定情報または計測情報である混合ガス情報と、前記吸着材の環境温度を含む、前記吸着材の吸着性能に影響を与える環境条件の推定情報または計測情報である吸着条件と、を取得する取得部と、前記混合ガス情報と、前記吸着条件とを用いて、前記吸着材の吸着量推定値と前記吸着材の飽和吸着量とを推定する推定部と、推定された前記吸着量推定値と前記飽和吸着量とに応じて、前記混合ガスを供給する吸着器を切り替える切替部と、を備える。

【0008】

この構成によれば、切替部は、混合ガスの温度を含む混合ガス情報と吸着材の環境温度を含む吸着条件とを用いて推定される、吸着材の吸着量推定値と飽和吸着量とに応じて、混合ガスを供給する吸着器を切り替える。吸着材の飽和吸着量は、吸着器に供給される混合ガスの性状と、吸着材の吸着性能に影響を与える環境条件とによって左右されるため、このように推定される飽和吸着量は、例えば、設定値として固定されている飽和吸着量よりも実際の状況にあった値となる。これにより、推定部によって推定された吸着材の吸着量推定値と飽和吸着量とに応じて混合ガスの供給先を切り替えることで、特定物質の系外
への漏出を抑制しながら特定物質の吸着に利用される吸着材の割合を安定させることができる。したがって、吸着材に吸着されている特定物質を回収するとき、回収ガス中の特定物質の濃度を一定にすることができるため、回収ガスの品質を安定させることができる。

【0009】

（２）上記形態の回収装置において、前記推定部は、前記混合ガス情報を用いて、前記吸着器に導入される前記特定物質の導入量推定値を推定し、推定された前記導入量推定値を用いて、特定時点における前記吸着材が吸着している前記特定物質の量を表す前記吸着量推定値を推定し、前記混合ガス情報を用いて推定された前記飽和吸着量に制御定数を乗じた切替閾値を算出し、前記切替部は、前記吸着量推定値と前記切替閾値とを比較して、前記混合ガスを供給する吸着器を切り替えてもよい。この構成によれば、切替部は、吸着器に導入される特定物質の導入量推定値に基づいて特定時点における吸着材が吸着している特定物質の量を表す吸着量推定値を推定し、推定した吸着量推定値と、飽和吸着量と制御定数とを乗じて算出される切替閾値と、を比較する。切替部は、その比較結果に応じて、混合ガスを供給する吸着器を切り替える。すなわち、混合ガス情報のみを用いて推定される吸着量推定値と切替閾値との比較によって、混合ガスの供給先を切り替える。これにより、簡便に回収ガスの品質を安定させることができる。

【0010】

（３）上記形態の回収装置において、前記取得部は、前記吸着器から排出される排出ガスの流量と、前記排出ガス中の前記特定物質の濃度とを含む、前記排出ガスの性状の推定情報または計測情報である排出ガス情報を取得し、前記推定部は、前記混合ガス情報を用いて、前記吸着器に導入される前記特定物質の導入量推定値を推定し、前記排出ガス情報を用いて、前記吸着器から排出される前記特定物質の排出量推定値を推定し、前記導入量推定値と前記排出量推定値との差分を用いて、特定時点における前記吸着材が吸着している前記特定物質の量を表す前記吸着量推定値を推定し、前記混合ガス情報を用いて推定された前記飽和吸着量に制御定数を乗じた切替閾値を算出し、前記切替部は、前記吸着量推定値と前記切替閾値とを比較して、前記混合ガスを供給する吸着器を切り替えてもよい。この構成によれば、推定部は、吸着器に導入される特定物質の導入量推定値と吸着器から排出される特定物質の排出量推定値との差分を用いて、吸着量推定値を推定する。切替部は、吸着量推定値と切替閾値とを比較することで、混合ガスを供給する吸着器を切り替える。これにより、吸着量推定値を吸着器に導入される特定物質の導入量推定値のみから推定する場合に比べ、吸着量推定値の推定精度を向上させることができる。したがって、切替部による混合ガスの供給先の切り替えを正確に行えることができるため、回収ガスの品質をさらに安定させることができる。

【0011】

（４）上記形態の回収装置において、前記取得部は、前記特定物質を吸着した前記吸着材から脱離する前記特定物質の脱離量の推定情報または計測情報である脱離量情報を取得し、前記推定部は、前記脱離量情報を用いて、脱離量推定値を推定し、前記導入量推定値に対する前記脱離量推定値の割合を用いて、前記制御定数を算出してもよい。この構成によれば、推定部は、導入量推定値に対する脱離量推定値の割合、すなわち、特定物質の回収率を用いて、制御定数を算出する。これにより、回収ガスの品質の１つである特定物質の回収率を安定させることができるため、回収ガスの品質をさらに安定させることができる。

【0012】

（５）上記形態の回収装置において、前記推定部は、前記混合ガス情報を用いて、前記吸着器への前記混合ガスの供給を開始してから前記特定時点までの前記混合ガスの性状の平均値を算出し、前記吸着条件を用いて、前記吸着器への前記混合ガスの供給を開始してから前記特定時点までの前記環境条件の平均値を算出し、前記混合ガスの性状の平均値と前記環境条件の平均値とを用いて、前記吸着材の飽和吸着量を推定してもよい。この構成によれば、吸着材の飽和吸着量は、吸着器への混合ガスの供給を開始してから特定時点までの混合ガスの性状の平均値や環境条件の平均値を用いて推定される。これにより、吸着
器への混合ガスの供給を開始してから、混合ガスの性状や環境条件に急激な変化がある場合でも、吸着材の飽和吸着量を推定することができるため、回収ガスの品質を安定させることができる。

【0013】

（６）上記形態の回収装置において、前記取得部は、前記混合ガスに含まれる前記特定物質以外の物質の濃度を含む、前記混合ガス情報を取得し、前記推定部は、前記混合ガス情報に含まれる、前記混合ガスに含まれる前記特定物質以外のガスの濃度を用いて、前記吸着材の飽和吸着量を推定してもよい。この構成によれば、取得部は、混合ガスに含まれる特定物質以外の物質の濃度を含む、混合ガス情報を取得する。吸着材には、特定物質以外の物質も吸着されるため、吸着材の飽和吸着量は低下する。特定物質以外の物質の濃度を用いて飽和吸着量を推定することで、飽和吸着量の推定精度を向上させることができる。

【0014】

（７）本発明の別の形態によれば、混合ガスに含まれる特定物質を回収装置によって回収する回収方法が提供される。この回収方法は、前記特定物質を吸着材に吸着させる工程と、前記混合ガスの温度を含む、吸着器に供給される前記混合ガスの性状の推定情報または計測情報である混合ガス情報と、前記吸着材の環境温度を含む、前記吸着材の吸着性能に影響を与える環境条件の推定情報または計測情報である吸着条件と、を取得する工程と、前記混合ガス情報と、前記吸着条件とを用いて、前記吸着材の吸着量推定値と前記吸着材の飽和吸着量とを推定する工程と、推定された前記吸着量推定値と前記飽和吸着量とに応じて、前記混合ガスを供給する吸着器を切り替える工程と、を備える。この構成によれば、回収装置は、混合ガスの温度を含む混合ガス情報と吸着材の環境温度を含む吸着条件とを用いて推定される吸着材の飽和吸着量に応じて、混合ガスを供給する吸着器を切り替える。これにより、特定物質の吸着に利用される吸着材の割合を安定させることができるため、回収ガスの品質を安定させることができる。

【0015】

（８）本発明のさらに別の形態によれば、混合ガスに含まれる特定物質の回収をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムが提供される。このコンピュータプログラムは、前記特定物質を吸着材に吸着させる機能と、前記混合ガスの温度を含む、前記吸着材を収容する吸着器に供給される前記混合ガスの性状の推定情報または計測情報である混合ガス情報と、前記吸着材の環境温度を含む、前記吸着材の吸着性能に影響を与える環境条件の推定情報または計測情報である吸着条件と、を取得する機能と、前記混合ガス情報と、前記吸着条件とを用いて、前記吸着材の吸着量推定値と前記吸着材の飽和吸着量とを推定する機能と、推定された前記吸着量推定値と前記飽和吸着量とに応じて、前記混合ガスを供給する吸着器を切り替える機能と、をコンピュータに実行させる。この構成によれば、コンピュータは、混合ガスの温度を含む混合ガス情報と吸着材の環境温度を含む吸着条件とを用いて推定される吸着材の飽和吸着量に応じて、混合ガスを供給する吸着器を切り替える。これにより、特定物質の吸着に利用される吸着材の割合を安定させることができるため、回収ガスの品質を安定させることができる。

【0016】

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、回収装置を含むシステム、これら装置およびシステムを用いた回収方法を含む制御方法、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の形態で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１実施形態の回収装置の概略構成を示す模式図である。

【図2】回収システムによる回収方法を説明するフローチャートである。

【図3】吸着材の設定利用率を説明する図である。

【図4】回収方法におけるＣＯ₂吸着量の時間変化を説明する図である。

【図5】混合ガスの性状の時間変化を示した図である。

【図6】吸着材の利用率と回収ガスの品質との関係を説明する図である。

【図7】吸着工程の平均ＣＯ₂濃度と吸着工程期間の変化を説明する図である。

【図8】吸着材の利用率およびＣＯ₂回収率を説明する第１の図である。

【図9】吸着材の利用率およびＣＯ₂回収率を説明する第２の図である。

【図10】吸着材の環境温度の変化による影響を説明する図である。

【図11】吸着材の利用率およびＣＯ₂回収率を説明する第３の図である。

【図12】吸着材の利用率およびＣＯ₂回収率を説明する第４の図である。

【図13】吸着材の利用率およびＣＯ₂回収率を説明する第５の図である。

【図14】第２実施形態の回収装置の概略構成を示す模式図である。

【図15】吸着材の不純物濃度の変化による影響を説明する図である。

【図16】第３実施形態の回収装置の概略構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の回収装置の概略構成を示す模式図である。第１実施形態の回収装置１は、図１に示す複数の吸着器を備える回収システム５に適用される。回収システム５は、燃焼設備６から排出される、酸素（Ｏ₂）、窒素（Ｎ₂）、水分（Ｈ₂Ｏ）などが含まれている混合ガス中の二酸化炭素（ＣＯ₂）を回収し、炭化水素合成装置７に供給する。本実施形態の回収システム５は、３つの吸着器１０と、混合ガス供給流路２０と、排出ガス流路３０と、水素ガス供給流路４０と、回収ガス流路５０と、熱媒体流路６０と、制御部７０と、を備えている。

【0019】

吸着器１０は、混合ガスからＣＯ₂を分離して回収するための装置である。吸着器１０には、内部に吸着材１１が収容されている。吸着材１１は、例えば、ゼオライト、活性炭、シリカゲルであって、ＣＯ₂吸蔵（吸着）性能を有する。吸着器１０に、ＣＯ₂を含む混合ガスが供給されると、ＣＯ₂は、吸着材１１に吸蔵され、混合ガスの残りの成分は、吸着器１０の外部に排出される。吸着器１０には、混合ガス供給流路２０と、水素ガス供給流路４０と、回収ガス流路５０と、熱媒体流路６０と、が接続されている。なお、本実施形態では、３つの吸着器１０のそれぞれを区別するため、便宜的に、吸着材１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃのそれぞれを収容する吸着器１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃとする（図１参照）。また、図１には、後述する回収方法における吸着工程中の吸着器１０Ａと、回収工程中の吸着器１０Ｂと、冷却工程中の吸着器１０Ｃとのそれぞれに接続される混合ガス供給流路２０と、排出ガス流路３０と、水素ガス供給流路４０と、回収ガス流路５０について、ガスが流れている流路を実線で示し、ガスが流れていない流路を点線で示している。

【0020】

混合ガス供給流路２０は、燃焼設備６から排出される混合ガス（図１に示す矢印Ｇｅｘ）を３つの吸着器１０のそれぞれに供給するためのガス流路であり、複数のガス配管から構成されている。混合ガス供給流路２０には、複数の混合ガス供給バルブ２１，２２が設けられている。燃焼設備６は、例えば、工場の燃焼炉などであり、混合ガスには、上述したように、ＣＯ₂の他に、Ｏ₂、Ｎ₂、Ｈ₂Ｏなどが含まれている。燃焼設備６から排出された混合ガスは、混合ガス供給バルブ２１を経由して、吸着器１０Ａまたは混合ガス供給バルブ２２に向かう。混合ガス供給バルブ２２に向かう混合ガスは、混合ガス供給バルブ２２を経由して、吸着器１０Ｂまたは吸着器１０Ｃに向かう。混合ガス供給バルブ２１，２２のそれぞれは、制御部７０によって開閉が制御される。

【0021】

排出ガス流路３０は、混合ガスからＣＯ₂を取り除いた残りのガス（排出ガス、図１に示す矢印Ｇｍ）を３つの吸着器１０のそれぞれから排出するためのガス流路であり、複数のガス配管から構成されている。排出ガス流路３０には、複数の排出ガスバルブ３１，３２が設けられている。吸着器１０Ａと吸着器１０Ｂから排出された排出ガスは、排出ガス
バルブ３１，３２を経由して、回収システム５から排出される。吸着器１０Ｃから排出された排出ガスは、排出ガスバルブ３２を経由して、回収システム５から排出される。排出ガスバルブ３１，３２のそれぞれは、制御部７０によって開閉が制御される。

【0022】

水素ガス供給流路４０は、図示しない水素供給源の水素（Ｈ₂、図１に示す矢印Ｇｈ）を３つの吸着器１０のそれぞれに供給するためのガス流路であり、複数のガス配管から構成されている。水素ガス供給流路４０には、複数の水素供給バルブ４１，４２が設けられている。水素供給源から供給されるＨ₂は、水素供給バルブ４１を経由して、吸着器１０Ｃまたは水素供給バルブ４２に向かう。水素供給バルブ４２に向かうＨ₂は、水素供給バルブ４２を経由して、吸着器１０Ｂまたは吸着器１０Ａに向かう。水素供給バルブ４１，４２のそれぞれは、制御部７０によって開閉が制御される。

【0023】

回収ガス流路５０は、３つの吸着器１０のそれぞれから取り出されたＣＯ₂を含む回収ガス（図１に示す矢印Ｇｃｈ）を炭化水素合成装置７に供給するためのガス流路であり、複数のガス配管を含んで構成されている。回収ガス流路５０には、回収ガスバルブ５１が設けられている。回収ガスバルブ５１は、制御部７０によって開閉が制御され、３つの吸着器１０のいずれかから取り出される回収ガスを炭化水素合成装置７に供給する。回収ガス流路５０には、回収ガス流路５０を介して、吸着器１０の内部を減圧するポンプ５２が設けられている。これにより、ＣＯ₂が吸着材１１から脱離しやすくなる。

【0024】

熱媒体流路６０は、オイルなどの流体の熱媒体（熱流体）が流通する流路であり、メタン（ＣＨ₄）などの炭化水素化合物の生成反応によって炭化水素合成装置７で生じた熱を３つの吸着器１０に供給する。吸着器１０に供給された熱媒体は、吸着材１１を加熱したのち、炭化水素合成装置７に戻り、再度加熱される。これを繰り返すことによって、ＣＯ₂が吸着材１１から脱離しやすくなる。図１では、図面が煩雑になることを避けるため、熱媒体流路６０は、炭化水素合成装置７と、回収工程中の吸着器１０Ｂとに接続されているが、吸着器１０Ａと吸着器１０Ｃについても同様に、熱媒体流路６０が接続されている。

【0025】

制御部７０は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、および、ＣＰＵを含んで構成されるコンピュータを含んでおり、混合ガスの性状や吸着器１０の環境条件などに基づいて、回収システム５全体を制御する。制御部７０は、ＲＯＭに格納されているコンピュータプログラムをＲＡＭに展開してＣＰＵが実行することにより機能する。制御部７０は、混合ガス検出部７１と、環境条件検出部７２と、回収ガス検出部７３と、情報取得部７４と、演算部７５と、指令部７６と、を備える。

【0026】

混合ガス検出部７１は、混合ガス供給流路２０を流れる混合ガスの性状を検出する。本実施形態では、混合ガス検出部７１は、混合ガスのＣＯ₂濃度Ｘ_CO2を検出する濃度検出器と、混合ガスの圧力Ｐｇを検出する圧力検出器と、混合ガスの温度Ｔｇを検出する熱電対と、混合ガスの流量Ｑを検出する流量検出器と、を備える。混合ガス検出部７１が検出する混合ガスのＣＯ₂濃度Ｘ_CO2、圧力Ｐｇ、混合ガスの温度Ｔｇ、および、混合ガスの流量Ｑを含む混合ガス情報は、情報取得部７４に出力される。

【0027】

環境条件検出部７２は、吸着器１０内の吸着材１１によるＣＯ₂の吸着に影響を与える吸着条件を検出する。本実施形態では、環境条件検出部７２は、吸着器１０内の圧力Ｐａを検出する圧力検出器と、吸着器１０内の温度Ｔａを検出する熱電対と、を備える。環境条件検出部７２が検出する吸着器１０内の圧力Ｐａと温度Ｔａを含む吸着条件は、情報取得部７４に出力される。

【0028】

回収ガス検出部７３は、回収ガス流路５０を流れる回収ガスの性状を検出する。本実施
形態では、回収ガスは、ＣＯ₂とＨ₂とが混合したガスであり、回収ガス検出部７３は、回収ガス中のＣＯ₂濃度Ｘｒ_CO2を検出する濃度検出器と、回収ガスの圧力Ｐｒｇを検出する圧力検出器と、回収ガスの温度Ｔｒｇを検出する熱電対と、回収ガスの流量Ｑｒを検出する流量検出器と、を備える。回収ガス検出部７３が検出する回収ガス中のＣＯ₂濃度Ｘｒ_CO2、回収ガスの圧力Ｐｒｇ、回収ガスの温度Ｔｒｇ、および、回収ガスの流量Ｑｒを含む回収ガス情報は、情報取得部７４に出力される。

【0029】

情報取得部７４は、混合ガス検出部７１と、環境条件検出部７２と、回収ガス検出部７３とのそれぞれに電気的に接続されている。情報取得部７４は、混合ガス検出部７１と、環境条件検出部７２と、回収ガス検出部７３とのそれぞれから出力されるガスの性状の計測情報であるガス情報や吸着器の環境条件の計測情報である吸着条件を取得する。情報取得部７４は、これらの情報を演算部７５に出力するとともに、図示しない記憶部に記憶させる。情報取得部７４は、混合ガス検出部７１と、環境条件検出部７２と、回収ガス検出部７３とのそれぞれから出力される情報に基づいて、ガスの性状や吸着器の環境条件を推定してもよい。

【0030】

演算部７５は、情報取得部７４から入力されるガスの性状や吸着器の環境条件を用いて、各種の演算や判定を行う。演算部７５の詳細な機能は、後述する。

【0031】

指令部７６は、演算部７５と電気的に接続されている。指令部７６は、演算部７５による演算や判定に応じて、回収システム５の各部に指令を出力する。

【0032】

次に、回収システム５による回収方法について説明する。本実施形態の回収システム５では、３つの吸着器１０を用いることで、混合ガスからＣＯ₂を連続して回収しつつ、ＣＯ₂を回収し終わった順に、吸着器１０にＨ₂を供給することで、ＣＯ₂とＨ₂とが混合された回収ガスを炭化水素合成装置７に供給する。図１に示す状態では、吸着器１０Ａは、混合ガスが供給されることで吸着材１１ＡにＣＯ₂を吸着しており（吸着工程）、吸着器１０ＢにＨ₂が供給されることで吸着材１１ＢからＣＯ₂を脱離させている（回収工程）。吸着器１０Ｃは、吸着材１１ＣからのＣＯ₂の脱離が完了したのち、熱媒体によって加熱された吸着材１１Ｃを冷却している（冷却工程）。

【0033】

図２は、回収システムによる回収方法を説明するフローチャートである。本実施形態の回収方法では、例えば、最初に、吸着器１０Ａに混合ガスを供給し、ＣＯ₂の回収を開始する。吸着器１０Ａについて、吸着器１０Ａに混合ガスを供給し、ＣＯ₂の回収を開始した時刻をｔａ＝０とする（ステップＳ１１）。次に、吸着器１０Ａに供給される混合ガスの性状を取得する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２では、制御部７０は、混合ガス検出部７１を用いて、混合ガス供給流路２０を流れる混合ガスの性状を検出する。混合ガス検出部７１によって検出された混合ガスのＣＯ₂濃度Ｘ_CO2、圧力Ｐｇ、混合ガスの温度Ｔｇ、および、混合ガスの流量Ｑは、情報取得部７４に出力される。情報取得部７４では、入力されたこれらの値を記憶する。

【0034】

次に、ステップＳ１１から時間ｔ１が経過したとき（ステップＳ１３）、時刻ｔ１のときに吸着器１０Ａに供給される混合ガスの性状を取得する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４では、ステップＳ１２と同様に、制御部７０は、混合ガス検出部７１を用いて、混合ガス供給流路２０を流れる混合ガスの性状を検出する。

【0035】

次に、吸着器１０Ａの環境条件を取得する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５では、制御部７０は、環境条件検出部７２を用いて、吸着器１０Ａ内の環境に関する情報、特に、吸着材１１ＡがＣＯ₂を吸着するときに影響する項目である吸着器１０内の圧力Ｐａと温度Ｔａを検出する。環境条件検出部７２によって検出された吸着器１０Ａ内の環境条件
に関する情報は、情報取得部７４に出力される。

【0036】

次に、吸着器１０Ａに流入する混合ガスの平均ＣＯ₂濃度とＣＯ₂吸着量を算出する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６では、演算部７５は、混合ガス検出部７１によって検出された混合ガスの性状を用いて、時刻ｔ１における吸着器１０Ａに流入するガスの平均ＣＯ₂濃度と、時刻ｔａ＝０から時刻ｔ１までの間に、吸着材１１Ａに導入されたＣＯ₂導入量を算出する。本実施形態では、吸着器１０に導入されたＣＯ₂は、全て吸着材１１に吸着されたと仮定してＣＯ₂吸着量を推定している。ＣＯ₂導入量は、特許請求の範囲の「導入量推定値」に相当する。ＣＯ₂吸着量は、特許請求の範囲の「吸着量推定値」に相当する。

【0037】

本実施形態では、時刻０から時刻ｔまでにおける吸着器に流入するガスの平均ＣＯ₂濃度Ｘ_CO2-ave（ｔ）は、以下の式（１）を用いて算出する。平均ＣＯ₂濃度Ｘ_CO2-ave（ｔ）は、吸着器における吸着工程が開始してから時刻ｔとなるまでの間に、吸着器に流入するガス中のＣＯ₂濃度の平均値を示している。

【数1】

・・・（１）
なお、式（１）において、Ｘ_CO2-ave（ｔ－Δｔ）は、時刻０から時刻（ｔ－Δｔ）までの間の平均ＣＯ₂濃度であり、Ｑ_t（ｔ－Δｔ）は、時刻０から時刻（ｔ－Δｔ）までの間のガスの総流量である。Ｘ_CO2（ｔ）は、時刻ｔにおけるガス中のＣＯ₂濃度であり、ｑ（ｔ）は、時刻ｔにおけるガスの流量である。

【0038】

時刻０から時刻ｔまでのＣＯ₂導入量Ｇ_t-CO2（ｔ）は、以下の式（２）を用いて算出する。

【数2】

・・・（２）
ＣＯ₂導入量Ｇ_t-CO2（ｔ）は、式（２）に示すように、時刻０から時刻ｔまでの間に吸着器に流入するＣＯ₂量の積算値を示している。なお、式（２）において、ＣＦは、ＣＯ₂濃度とガス流量との積の値を質量に変換する変換係数である。

【0039】

演算部７５は、式（２）を用いて、混合ガスのＣＯ₂濃度Ｘ_CO2と流量ｑとから、時刻ｔ１における吸着器１０ＡのＣＯ₂導入量Ｇ_t-CO2（ｔ１）を算出する。本実施形態では、演算部７５は、上述したように、このようにして算出されたＣＯ₂導入量を用いて、吸着材１１のＣＯ₂吸着量を推定し、ステップＳ１６以降の工程を進める。このとき、演算部７５は、さらに、混合ガスの圧力Ｐｇと混合ガスの温度Ｔｇを用いて、時刻ｔ１におけるＣＯ₂導入量を算出してもよい。

【0040】

本実施形態では、ステップＳ１６において、吸着器１０Ａに流入する混合ガスについて、吸着器１０Ａにおける吸着工程が開始してから時刻ｔ１までの間における平均温度Ｔｇ_-ave（ｔ１）と、平均圧力Ｐｇ_-ave（ｔ１）を算出する。平均温度Ｔｇ_-ave（ｔ１）と、平均圧力Ｐｇ_-ave（ｔ１）とは、後述のステップＳ１９で用いる。

【0041】

次に、設定利用率を変更するか否かを判定する（ステップＳ１７）。ステップＳ１７では、吸着器１０Ａに収容されている吸着材１１Ａについて設定されている設定利用率を変
更するか否かを判定する。

【0042】

図３は、吸着材の設定利用率を説明する図である。図３には、吸着材について、ＣＯ₂濃度（横軸）に対する、吸着材の単位質量当たりの吸着材のＣＯ₂吸着量（縦軸）を示している。図３に示す３本の曲線のうち、二点鎖線Ｌｓは、吸着材がＣＯ₂を最も多く吸着可能な量（飽和吸着量）を示している。鎖線Ｌｄは、吸着材に吸着された結果、脱離が不可能となったＣＯ₂吸着量を示しており、実線Ｌａは、ある設定利用率にしたがって、吸着材にＣＯ₂を吸着させた場合のＣＯ₂吸着量を示している。本実施形態では、二点鎖線Ｌｓで示す吸着量Ｃｓに対する実線Ｌａで示す吸着量Ｃａの割合を利用率Ｋｓｅｔとする。すなわち、利用率Ｋｓｅｔは、混合ガスからのＣＯ₂の回収のために利用される吸着材の割合を示しているといえる。

【0043】

本実施形態の回収方法では、設定利用率の初期値が設定されており、ステップＳ１７では、設定されている設定利用率を変更するか否かを判定する。本実施形態では、最初の吸着工程については、回収ガスについて必要とされる品質などに応じて予め設定されている初期値であるが、後述するステップＳ２４での算出結果に応じて、吸着工程のたびに変更する。設定利用率は、最初に設定した値を固定したままであってもよい。ステップＳ１７において、予め設定されている設定利用率を変更すると演算部７５が判定する（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）と、ステップＳ１８において、演算部７５は、設定利用率を変更し（ステップＳ１８）ステップＳ１９に遷移する。設定利用率を変更すると演算部７５が判定する（ステップＳ１７：Ｎｏ）と、ステップＳ１９に遷移する。

【0044】

図２に戻り、設定利用率を用いて、目標ＣＯ₂吸着量としての切替閾値を算出する（ステップＳ１９）。ステップＳ１９では、演算部７５は、最初に、吸着材１１Ａの飽和吸着量を算出する。一般的に、吸着材の飽和吸着量は、吸着材の基本特性に加えて、吸着材の環境条件と、吸着材に供給されるガスの性状とによって決定することができる。本実施形態では、吸着材１１Ａの飽和吸着量は、混合ガスのＣＯ₂濃度Ｘ_CO2、温度Ｔｇと圧力Ｐｇ、および、吸着器１０Ａ内の温度Ｔａと圧力Ｐａ、を用いて算出される。演算部７５は、吸着材１１ＡのＣＯ₂に対する吸着性能と、混合ガスのＣＯ₂濃度Ｘ_CO2、温度Ｔｇ、混合ガスの圧力Ｐｇ、吸着器１０Ａ内の温度Ｔａ、および、吸着器１０Ａ内の圧力Ｐａのそれぞれとの関係を示すデータテーブルを有している。吸着材１１Ａの飽和吸着量を算出する場合、最初に、演算部７５は、吸着器１０Ａにおける吸着工程が開始してから時刻ｔ１までの間における、吸着器１０Ａ内の平均温度Ｔａ_-ave（ｔ１）と平均圧力Ｐａ_-ave（ｔ１）とを算出する。次に、演算部７５は、算出した、吸着器１０Ａ内の平均温度Ｔａ_-ave（ｔ１）と、吸着器１０Ａ内の平均圧力Ｐａ_-ave（ｔ１）と、ステップＳ１６において算出した、混合ガスの平均ＣＯ₂濃度Ｘ_CO2-ave（ｔ１）と、混合ガスの平均温度Ｔｇ_-ave（ｔ１）と、混合ガスの平均圧力Ｐｇ_-ave（ｔ１）と、上述したデータテーブルとを用いて、吸着材１１Ａの現在の飽和吸着量を算出する。演算部７５は、吸着材１１Ａの現在の飽和吸着量を算出すると、算出した飽和吸着量にステップＳ１７またはステップＳ１８において判定した設定利用率を乗じて、切替閾値を算出する。

【0045】

次に、ＣＯ₂吸着量が切替閾値より大きいか否かを判定する（ステップＳ２０）。ステップＳ２０では、演算部７５は、ステップＳ１６で算出したＣＯ₂吸着量が、ステップＳ１９で算出した切替閾値より大きいか否かを判定する。ＣＯ₂吸着量が切替閾値以下であると演算部７５が判定する（ステップＳ２０：Ｎｏ）と、ステップＳ２１に遷移する。ＣＯ₂吸着量が切替閾値より大きいと演算部７５が判定する（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）と、ステップＳ２２に遷移する。

【0046】

ＣＯ₂吸着量が切替閾値以下であると演算部７５が判定すると、吸着器１０Ａでの吸着工程を継続し、時刻ｔａが時刻ｔ１から時間Δｔ経過したのち（ステップＳ２１）、時刻
（ｔ１＋Δｔ）を時刻ｔ１として（ステップＳ１３）、再び吸着器１０Ａに供給される混合ガスの性状を取得する（ステップＳ１４）。その後、ステップＳ１５からステップＳ１９までを繰り返し、ステップＳ２０の判定を行う。

【0047】

ＣＯ₂吸着量が切替閾値より大きいと演算部７５が判定すると、指令部７６は、工程の切り替えを指令する（ステップＳ２２）。ステップＳ２２では、指令部７６は、混合ガス供給バルブ２１の吸着器１０Ａ方向の流れを遮断し、混合ガス供給バルブ２２方向への流れに切り替るとともに、混合ガス供給バルブ２２の吸着器１０Ｃ方向の流れを開放する。これにより、吸着工程が行われる吸着器が吸着器１０Ａから吸着器１０Ｃに切り替わる。

【0048】

本実施形態の回収方法では、吸着器１０Ａの吸着工程が終了した場合、水素供給バルブ４１の水素供給バルブ４２方向の流れを開放し、水素供給バルブ４２の吸着器１０Ａ方向の流れを開放する。これにより、吸着器１０Ａには、水素ガス供給流路４０を介して、Ｈ₂が供給される。吸着器１０Ａは、Ｈ₂の供給に加えて、熱媒体流路６０を介して熱媒体が供給されるため、吸着材１１Ａが加熱され、吸着材１１Ａに吸着したＣＯ₂を脱離しやすくなる。これにより、吸着器１０Ａ内で脱離したＣＯ₂と供給されたＨ₂とが混合した回収ガスは、回収ガス流路５０を介して、炭化水素合成装置７に送られる。

【0049】

ステップＳ２２による工程の切り替えによって、吸着器１０ＡにＨ₂が供給されると、吸着材１１Ａに吸着されているＣＯ₂が吸着材１１Ａから脱離し、回収ガス流路５０を流れる。回収ガス流路５０を流される回収ガスは、回収ガス検出部７３によって、回収ガスのＣＯ₂濃度Ｘｒ_CO2、圧力Ｐｒｇ、温度Ｔｒｇ、および、流量Ｑｒが検出される。情報取得部７４は、回収ガス検出部７３が検出する回収ガスのＣＯ₂濃度Ｘｒ_CO2、圧力Ｐｒｇ、温度Ｔｒｇ、および、流量Ｑｒを含む脱離量情報を取得する（ステップＳ２３）。

【0050】

演算部７５は、混合ガス検出部７１が取得した混合ガスの性状と回収ガス検出部７３が検出する回収ガスの性状とを用いて、吸着器１０ＡのＣＯ₂導入量に対するＣＯ₂脱離量の割合を算出する（ステップＳ２４）。ステップＳ２４において、演算部７５は、脱離量情報を用いて、炭化水素合成装置７に供給されるＣＯ₂の量をＣＯ₂脱離量として算出し、ステップＳ１６で算出したＣＯ₂導入量に対するＣＯ₂脱離量の割合を算出する。ここで、吸着器１０ＡのＣＯ₂導入量に対するＣＯ₂脱離量の比を吸着器１０ＡのＣＯ₂回収率という。演算部７５は、算出したＣＯ₂回収率が想定の値より小さい場合、次回の吸着器１０Ａでの吸着工程のステップＳ１８において、設定利用率を前回の設定利用率に比べ小さくする。演算部７５は、算出したＣＯ₂回収率が想定の値より大きい場合、次回の吸着器１０Ａでの吸着工程のステップＳ１８において、設定利用率を前回の設定利用率に比べ大きくする。本実施形態の回収方法では、このようにして、吸着器１０の実態に合わせて、飽和吸着量および設定利用率を変更し、回収ガスのＣＯ₂濃度を安定させるとともに、ＣＯ₂回収率を大きくする。ＣＯ₂脱離量は、特許請求の範囲の「脱離量推定値」に相当する。

【0051】

図４は、本実施形態の回収方法におけるＣＯ₂吸着量の時間変化を説明する図である。図４には、回収システム５が備える３つの吸着器１０Ａ，１０Ｂ，１０ＣのそれぞれでのＣＯ₂吸着量ＣＡと、１つの吸着器１０に吸着させる目標ＣＯ₂吸着量としての切替閾値ＳＴを示している。具体的には、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間帯は、吸着器１０ＡのＣＯ₂吸着量と切替閾値を示しており、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間帯は、吸着器１０ＣのＣＯ₂吸着量と切替閾値を示しており、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間帯は、吸着器１０ＢのＣＯ₂吸着量と切替閾値を示している。

【0052】

本実施形態の回収方法では、図４に示すように、３つの吸着器１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのそれぞれは、時刻ｔ２，ｔ３，ｔ４において、ＣＯ₂吸着量ＣＡが切替閾値ＳＴを超過することで、吸着工程が終了する。本実施形態では、上述したように、ステップＳ１９に
おいて、飽和吸着量に設定利用率を乗じて、切替閾値ＳＴを算出する。本実施形態では、吸着器の飽和吸着量は、混合ガスのＣＯ₂濃度Ｘ_CO2と温度Ｔｇと圧力Ｐｇ、および、吸着器１０Ａ内の温度Ｔａと圧力Ｐａを用いて算出されることから、切替閾値ＳＴが時間に応じて変化する。このため、図４に示すように、切替閾値ＳＴの値が混合ガスの性状と吸着材の環境条件とによって変動する。

【0053】

図５は、混合ガスの性状の時間変化を示した図である。図５（ａ）に混合ガスのＣＯ₂濃度の時間変化を示し、図５（ｂ）には混合ガスの流量の時間変化を示している。本実施形態では、混合ガスは、燃焼設備６から供給されるとしており、燃焼設備６の運転状態によって、混合ガスの性状が時間とともに変化する。具体的には、図５に示すように、ＣＯ₂濃度であれば、５％から１０％までの範囲で変化し、流量であれば、３０Ｌ／ｍｉｎから９０Ｌ／ｍｉｎまでの範囲で変化する。吸着器１０に供給される混合ガスの性状が図５に示すように大きく変化すると、吸着材１１の飽和吸着量も変化することとなる。

【0054】

図６は、吸着材の利用率と回収ガスの品質との関係を説明する図である。図６に示す吸着器１０では、混合ガスは、吸着器１０の入口１２から吸着器１０内に流入する。吸着材１１による吸着によってＣＯ₂が取り除かれた混合ガスの残りのガスは、出口１３から排出される。このため、混合ガスに含まれるＣＯ₂は、入口１２に近い吸着材１１から順に吸着される。したがって、吸着材１１は、吸着器１０の入口１２側に位置し、ＣＯ₂を吸着している吸着材（図６に示す領域Ｒａ１）と、吸着器１０の出口１３側に位置し、ＣＯ₂は吸着していないが混合ガスに含まれるＣＯ₂以外のガスを吸着している吸着材（図６に示す領域Ｒａ２）とを含む。ここで、混合ガスに含まれるＣＯ₂以外のガスとは、本実施形態の場合、酸素、窒素、水分などである。

【0055】

回収システムにおいて、ＣＯ₂を吸着した吸着材１１からＣＯ₂を脱離させて回収する場合、回収ガスのＣＯ₂濃度は、後工程（炭化水素生成）での利用のしやすさから、一定であることが望ましい。このため、吸着工程の終了時には、吸着材１１全体に対するＣＯ₂を吸着している吸着材１１の割合（利用率）が一定であることが望まれる。しかしながら、図６に示すように、ＣＯ₂を吸着している吸着材１１とＣＯ₂以外のガスを吸着している吸着材１１との境界が境界Ｂ１と設定している場合でも、混合ガスの性状や吸着器１０の運用条件によって吸着材１１の飽和吸着量は変わる。このため、ＣＯ₂を吸着している吸着材１１とＣＯ₂以外のガスを吸着している吸着材１１との境界が境界Ｂ２になる場合もある。そこで、本実施形態では、吸着材１１の利用率を一定にすることを目的として、混合ガスの性状や吸着器１０の吸着条件を用いて吸着材１１の飽和吸着量を算出することで、吸着材１１の利用率が一定となるように調整する（図２に示すステップＳ１７からステップＳ１９まで）。これにより、回収ガスの品質を安定させることができる。なお、吸着材の利用率を１００％にすると、回収ガスの品質は安定するが、混合ガスに含まれるＣＯ₂の一部が吸着材に吸着ざれることなく排出される。このため、回収ガス中のＣＯ₂濃度を高くしつつ、ＣＯ₂の漏れを少なくするためには、利用率を、例えば６０％から９０％程度とすることが望ましい。

【0056】

図７は、吸着工程の平均ＣＯ₂濃度と吸着工程時間の変化を説明する図である。図７には、本実施形態の回収方法の吸着工程における混合ガスの平均ＣＯ₂濃度（図７（ａ））と、１回の吸着工程の時間（図７（ｂ））との変化を示す。図７の横軸は、工程の回数を示している。図７（ａ）に示すように、回収システム５では、混合ガスの平均ＣＯ₂濃度Ｘ_CO2-aveは、吸着工程間で異なっており、このような組成が不安定な混合ガスの場合、回収ガスの品質が安定しない場合がある。本実施形態では、上述したように、吸着材１１の利用率が一定となるように、ガスの性状を用いて算出される吸着材１１の飽和吸着量に基づいて、１回の吸着工程の時間Ｔａｂｓを変更している（図７（ｂ）参照）。

【0057】

図８は、吸着材の利用率およびＣＯ₂回収率を説明する第１の図である。図８には、吸着工程を繰り返した場合の吸着材の利用率（図８（ａ））、および、ＣＯ₂回収率（図８（ｂ））のそれぞれについて、時間変化を示す。図８（ａ）に示すように、回収方法を開始した直後では、吸着器内にＣＯ₂が存在しないため、脱離しきれずに吸着器内にＣＯ₂残留する。このため、ＣＯ₂濃度が安定せず時間とともに変化する。しかしながら、図８に示す例では、回収方法を開始してから１５時間が経過した以降には、吸着材の利用率は安定することがわかる。また、吸着材の利用率が安定すると、ＣＯ₂回収率も安定することが図８（ｂ）からわかる。したがって、回収ガスの品質が安定することがわかる。なお、図８に示す実験例では、吸着材の利用率（ｋｓｅｔ）は、０．６に設定されており、ＣＯ₂回収率はほぼ１００％である。すなわち、混合ガスに含まれるＣＯ₂は、ほぼ全量回収することができている。なお、図８（ａ）に示すように、回収方法を開始してから１５時間が経過した以降の実際の利用率は、設定利用率の０．６より大きい。これは、吸着材の実利用率には、吸着材に吸着された結果脱離が不可能となったＣＯ₂が吸着している吸着材は含まれているからである。

【0058】

図９は、吸着材の利用率およびＣＯ₂回収率を説明する第２の図である。図９には、吸着材の利用率（図９（ａ））、および、ＣＯ₂回収率（図９（ｂ））のそれぞれについて、混合ガスの平均ＣＯ₂濃度に対する変化を示す。図９に示す実験例では、混合ガスの平均ＣＯ₂濃度が６％より小さい値から８％より大きい値の範囲に変化しているが、図９（ａ）に示すように、吸着材の利用率は、０．６５から０．６８までの間で維持されており、ＣＯ₂回収率も安定することが図９（ｂ）からわかる。したがって、本実施形態の回収システム５では、混合ガスの平均ＣＯ₂濃度が変化しても、回収工程ごとのＣＯ₂回収率は安定することが明らかとなった。

【0059】

図１０は、吸着材の環境温度の変化による影響を説明する図である。図１０（ａ）は、吸着材の環境温度の変化によるＣＯ₂吸着量の変化を説明する図である。一般的に、ＣＯ₂などのガスの吸着材は、環境温度の上昇によって、吸着量が減少する。すなわち、吸着材の飽和吸着量は、吸着材の環境温度の変化によって変化する。図１０（ｂ）には、複数の吸着工程のそれぞれにおける、環境温度の変化に伴う吸着材の温度の工程平均の変化を示す。図１０（ｂ）に示すように、本実施形態の回収システム５では、平均ＣＯ₂濃度が変化するだけでなく、吸着材の平均温度が変化していることがわかる。

【0060】

図１１は、吸着材の利用率およびＣＯ₂回収率を説明する第３の図である。図１１には、吸着材の利用率（図１１（ａ））、および、ＣＯ₂回収率（図１１（ｂ））のそれぞれについて、吸着工程ごとに吸着材の環境温度が変化した場合の混合ガスのＣＯ₂濃度に対する変化を示す。図１１に示す実験例では、図１０（ｂ）に示すような、吸着材の平均温度の変化があっても、図１１（ａ）に示すように、吸着材の利用率は、０．７前後の値でほとんど維持されており、図１１（ｂ）に示すように、ＣＯ₂回収率も安定することがわかる。したがって、本実施形態の回収システム５では、吸着材の環境温度が変化しても、回収工程ごとのＣＯ₂回収率は安定することが明らかとなった。

【0061】

図１２は、吸着材の利用率およびＣＯ₂回収率を説明する第４の図である。図１３は、吸着材の利用率およびＣＯ₂回収率を説明する第５の図である。図１２には、吸着材の利用率（図１２（ａ））、および、ＣＯ₂回収率（図１２（ｂ））のそれぞれについて、熱媒体流路６０によって供給される熱媒体の量が想定した量より少なくなったときの混合ガスのＣＯ₂濃度に対する変化を示す。例えば、回収システム５の不具合によって、熱媒体流路６０を流れる熱媒体の流量が想定の量の４０％となった場合、吸着材１１の利用率Ｋｓｅｔを０．６のままにしておくと、回収工程において、熱量不足によるＣＯ₂の脱離不良が発生する。このため、吸着器１０内のＣＯ₂に残留しやすくなり、図１２（ａ）に示すように、利用率が０．９前後まで上昇する。利用率が上昇すると、回収工程においてＣ
Ｏ₂を回収しきれなくなるため、図１２（ｂ）に示すように、ＣＯ₂回収率が低下し、排出ガス流路３０に、ＣＯ₂を除去しきれなかったガスが流れることとなる。

【0062】

本実施形態では、演算部７５は、情報取得部７４が取得する回収ガスの性状と、混合ガス検出部７１が取得する混合ガスの性状とを用いて、吸着器１０のＣＯ₂回収率を算出する（図２のステップＳ２４参照）。演算部７５は、ＣＯ₂回収率が低下している場合、次回の吸着工程において、設定利用率を小さくし、ＣＯ₂回収率を回復させる。具体的には、図１２の状況においては、利用率Ｋｓｅｔを０．６から０．４に変更する。これにより、図１３に示すように、利用率が０．６前後となり、吸着工程の時間も短くなるため、混合ガスに含まれるＣＯ₂を確実に回収することができるようになる。したがって、図１３（ｂ）に示すように、ＣＯ₂回収率を回復させることができる。

【0063】

以上説明した、本実施形態の回収装置１によれば、制御部７０は、混合ガスの温度を含む混合ガス情報と吸着材１１の環境温度を含む吸着条件とを用いて推定される、吸着材１１のＣＯ₂吸着量と飽和吸着量とに応じて、混合ガスを供給する吸着器１０を切り替える。吸着材１１の飽和吸着量は、吸着器１０に供給される混合ガスの性状と、吸着材１１の吸着性能に影響を与える環境条件とによって左右されるため、このように推定される飽和吸着量は、実際の状況にあった値となる。これにより、演算部７５によって推定された、吸着材１１のＣＯ₂吸着量と飽和吸着量とに応じて混合ガスの供給先を切り替えることで、ＣＯ₂の系外への漏出を抑制しながらＣＯ₂の吸着に利用する吸着材１１の割合（利用率）を安定させることができる。したがって、吸着材１１に吸着されているＣＯ₂を回収するとき、回収ガス中のＣＯ₂の濃度を一定にすることができるため、回収ガスの品質を安定させることができる。

【0064】

また、本実施形態の回収装置１によれば、演算部７５は、吸着工程の開始時から特定の時刻ｔ１までの間に吸着器１０に導入されるＣＯ₂の量をＣＯ₂導入量として推定し、推定したＣＯ₂導入量を用いて、吸着材１１が吸着しているＣＯ₂吸着量を推定する。演算部７５は、推定したＣＯ₂吸着量と、飽和吸着量に設定利用率を乗じて算出される切替閾値とを比較する。指令部７６は、その比較結果に応じて、混合ガスを供給する吸着器１０を切り替える。すなわち、回収装置１は、混合ガス情報のみを用いて推定される吸着材１１のＣＯ₂吸着量を推定し、切替閾値との比較によって、混合ガスの供給先を切り替えることができる。したがって、簡便に回収ガスの品質を安定させることができる。

【0065】

また、本実施形態の回収装置１によれば、演算部７５は、ＣＯ₂導入量に対するＣＯ₂脱離量の割合、すなわち、ＣＯ₂の回収率を用いて、設定利用率を算出する。これにより、回収ガスの品質の１つであるＣＯ₂の回収率を安定させることができるため、回収ガスの品質をさらに安定させることができる。

【0066】

また、本実施形態の回収装置１によれば、吸着材１１の飽和吸着量は、吸着器１０への混合ガスの供給を開始してから特定の時刻までの混合ガスの性状の平均値や環境条件の平均値を用いて推定される。これにより、吸着器１０への混合ガスの供給を開始してから、混合ガスの性状や環境条件に急激な変化がある場合でも、吸着材１１の飽和吸着量を推定することができるため、回収ガスの品質を安定させることができる。

【0067】

また、本実施形態の回収方法によれば、回収装置１は、混合ガス情報と吸着条件とを用いて演算される吸着材１１の飽和吸着量に応じて、混合ガスを供給する吸着器１０を切り替える。これにより、吸着材１１の利用率を安定させることができるため、回収ガスの品質を安定させることができる。

【0068】

また、本実施形態のコンピュータプログラムによれば、制御部７０は、混合ガス情報と
吸着条件とを用いて演算される吸着材１１の飽和吸着量に応じて、混合ガスを供給する吸着器を切り替える。これにより、吸着材の利用率を安定させることができるため、回収ガスの品質を安定させることができる。

【0069】

＜第２実施形態＞
図１４は、第２実施形態の回収装置の概略構成を示す模式図である。第２実施形態の回収装置は、第１実施形態の回収装置（図１）と比較すると、混合ガスに含まれる不純物の濃度を検出する点が異なる。

【0070】

本実施形態の回収システム５が備える制御部７０は、混合ガス検出部７７と、環境条件検出部７２と、情報取得部７４と、演算部７５と、指令部７６と、を備える。混合ガス検出部７７は、混合ガス供給流路２０を流れる混合ガスの性状を検出する。混合ガス検出部７７は、ＣＯ₂濃度検出器と、圧力Ｐｇを検出する圧力検出器と、温度Ｔｇを検出する熱電対と、流量Ｑを検出する流量検出器と、混合ガスのＣＯ₂以外の成分の濃度Ｘ_ipを検出する不純物濃度検出器と、を備える。混合ガス検出部７７が検出するＣＯ₂濃度Ｘ_CO2，不純物濃度Ｘ_ip，圧力Ｐｇ，温度Ｔｇ，および、流量Ｑを含む混合ガス情報は、情報取得部７４に出力される。

【0071】

図１５は、吸着材の環境温度の変化による影響を説明する図である。一般的に、ＣＯ₂などのガスの吸着材は、吸着対象のガスが含まれる混合ガス中に、吸着対象とは異なるガス、いわゆる不純物ガスが含まれていると、不純物ガスも吸着する。このため、混合ガス中に不純物ガスが含まれていると、吸着材の吸着対象ガスの飽和吸着量が減少し、不純物ガスの濃度が増加すると、吸着材の吸着対象ガスの飽和吸着量が減少する（図１５参照）。

【0072】

本実施形態の回収方法では、制御部７０は、ステップＳ１９（図２参照）において切替閾値を算出するとき、混合ガスの温度Ｔｇと圧力Ｐｇ、および、吸着器１０内の温度Ｔａと圧力Ｐａだけでなく、混合ガス検出部７７が検出する混合ガスの不純物濃度Ｘ_ipも用いて、飽和吸着量を算出する。本実施形態では、演算部７５は、吸着材１１のＣＯ₂に対する吸着性能と、混合ガスの温度Ｔｇ、混合ガスの圧力Ｐｇ、混合ガスの不純物濃度Ｘ_ip、吸着器１０Ａ内の温度Ｔａ、および、吸着器１０Ａ内の圧力Ｐａのそれぞれとの関係を示すデータテーブルを有している。演算部７５は、このデータテーブルを用いて吸着材１１の飽和吸着量を算出し、設定利用率と乗じることで、切替閾値を算出する。これにより、本実施形態の回収方法では、混合ガスの不純物濃度Ｘ_ipが変化に応じて切替閾値が変更される。

【0073】

以上説明した、本実施形態の回収装置２によれば、混合ガス検出部７７は、混合ガスに含まれるＣＯ₂以外の物質の濃度を含む、混合ガス情報を取得する。吸着材１１には、ＣＯ₂以外の物質、例えば、Ｈ₂Ｏも吸着されるため、吸着材１１の飽和吸着量は低下する。そこで、ＣＯ₂以外の物質の濃度を用いて、吸着材１１の飽和吸着量を推定することで、飽和吸着量の推定精度を向上させることができる。これにより、混合ガスの供給先を切り替えるタイミングの精度が向上するため、回収ガスの品質をさらに安定させることができる。

【0074】

＜第３実施形態＞
図１６は、第３実施形態の回収装置の概略構成を示す模式図である。第３実施形態の回収装置は、第１実施形態の回収装置（図１）と比較すると、排出ガスに含まれるＣＯ₂濃度を検出する点が異なる。

【0075】

本実施形態の回収システム５が備える制御部７０は、混合ガス検出部７１と、環境条件
検出部７２と、排出ガス検出部７８と、情報取得部７４と、演算部７５と、指令部７６と、を備える。排出ガス検出部７８は、排出ガス流路３０を流れる排出ガスの性状を検出する。排出ガス検出部７８は、排出ガス中のＣＯ₂濃度Ｘｅ_CO2を検出する濃度検出器と、排出ガスの圧力Ｐｅｇを検出する圧力検出器と、排出ガスの温度Ｔｅｇを検出する熱電対と、排出ガスの流量Ｑｅを検出する流量検出器と、を備える。排出ガス検出部７８が検出するＣＯ₂濃度ｅＸ_CO2、圧力Ｐｅｇ、温度Ｔｅｇ、および、流量Ｑｅを含む排出ガス情報は、情報取得部７４に出力される。

【0076】

本実施形態の回収方法では、演算部７５は、ステップＳ１６（図２参照）において、混合ガス検出部７１による混合ガスのＣＯ₂濃度Ｘ_CO2と流量Ｑとを用いてＣＯ₂導入量を算出し、排出ガス検出部７８による排出ガス中のＣＯ₂濃度Ｘｅ_CO2と流量Ｑｅとを用いてＣＯ₂排出量を算出する。演算部７５は、ＣＯ₂導入量とＣＯ₂排出量との差分を用いて、ＣＯ₂吸着量を算出する。演算部７５は、ステップＳ２０（図２参照）において、このようにして算出したＣＯ₂吸着量が切替閾値より大きいか否かを判定する。ＣＯ₂排出量は、特許請求の範囲の「排出量推定値」に相当する。

【0077】

以上説明した、本実施形態の回収装置３によれば、演算部７５は、吸着器１０に導入されるＣＯ₂導入量と吸着器１０から排出されるＣＯ₂排出量との差分を用いて、ＣＯ₂吸着量を推定する。制御部７０は、推定したＣＯ₂吸着量と切替閾値とを比較することで、混合ガスを供給する吸着器１０を切り替える。これにより、混合ガスの供給先を判定するとき、吸着材１１のＣＯ₂吸着量の推定精度を向上させることができるため、指令部７６による混合ガスの供給先の切り替えを正確に行えることができる。したがって、回収ガスの品質をさらに安定させることができる。

【0078】

＜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。

【0079】

［変形例１］
上述の実施形態では、回収装置１，２，３は、水分などが含まれている混合ガスの二酸化炭素を回収する回収システム５に適用されるとした。しかしながら、回収装置が適用される分野はこれに限定されない。吸着材を用いて、混合ガスの特定物質を吸着し、回収するシステムであれば、適用可能である。

【0080】

［変形例２］
上述の実施形態では、演算部７５は、混合ガス検出部７１や環境条件検出部７２などが検出（計測）した数値を用いて、飽和吸着量やＣＯ₂導入量を算出するとした。演算部７５は、混合ガス検出部７１や環境条件検出部７２などが検出した数値から飽和吸着量やＣＯ₂導入量を推定することで求めてもよい。

【0081】

［変形例３］
上述の実施形態では、混合ガス検出部７１は、混合ガスのＣＯ₂濃度、混合ガスの圧力Ｐｇ、混合ガスの温度Ｔｇ、および、混合ガスの流量Ｑを検出するとした。環境条件検出部７２は、吸着器１０内の圧力Ｐａと温度Ｔａを検出するとした。これらの検出部が検出する数値は、これらに限定されない。吸着材１１の飽和吸着量やＣＯ₂導入量を演算または推定可能な数値であればよい。第２実施形態の混合ガス検出部７７と、第３実施形態の排出ガス検出部７８についても同様である。

【0082】

［変形例４］
上述の実施形態では、演算部７５は、吸着器１０内の平均温度と、吸着器１０内の平均
圧力と、混合ガスの平均温度と、混合ガスの平均温度とを用いて、吸着材１１の飽和吸着量を算出するとした。しかしながら、吸着材１１の飽和吸着量を算出するために用いる数値は、平均値でなくてもよい。

【0083】

［変形例５］
上述の実施形態では、吸着材１１の利用率を一定にすることを目的として、混合ガスの性状や吸着器１０の吸着条件を用いて吸着材１１の飽和吸着量を算出することで、吸着材１１の利用率が一定となるように調整するとした。しかしながら、吸着材１１の利用率は、一定でなくてもよい。例えば、混合ガスのＣＯ₂濃度や吸着材の特性に応じて吸着材の利用率を変更してもよく、例えば、吸着材の特性に応じてＣＯ₂濃度が低いほど利用率を高く設定してもよい。

【0084】

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、改良され得るとともに、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】

【0085】

１，２，３…回収装置
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…吸着器
１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ…吸着材
７０…制御部
７１，７７…混合ガス検出部
７２…環境条件検出部
７３…環境条件検出部
７４…情報取得部
７５…演算部
７６…指令部
７８…排出ガス検出部
ｋｓｅｔ…利用率

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】