特開 2024-158410 二酸化炭素供給装置

(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】P2024158410

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】二酸化炭素供給装置

(51)【国際特許分類】

   B01J 4/00 20060101AFI20241031BHJP

   B01D 53/32 20060101ALI20241031BHJP

   B01D 53/62 20060101ALI20241031BHJP

   B01D 53/96 20060101ALI20241031BHJP

   B01D 53/74 20060101ALI20241031BHJP

   A01G 7/02 20060101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

B01J4/00 102

B01D53/32 ZAB

B01D53/62

B01D53/96

B01D53/74

A01G7/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023073577

(22)【出願日】2023-04-27

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【氏名又は名称】矢作 和行

(74)【代理人】

【識別番号】100121991

【弁理士】

【氏名又は名称】野々部 泰平

(74)【代理人】

【識別番号】100145595

【弁理士】

【氏名又は名称】久保 貴則

(72)【発明者】

【氏名】青島 宏樹

(72)【発明者】

【氏名】中村 陽介

(72)【発明者】

【氏名】滝川 弘幸

(72)【発明者】

【氏名】穂塚 稔

【テーマコード（参考）】

2B022

4D002

4G068

【Ｆターム（参考）】

2B022DA12

2B022DA15

4D002AA09

4D002AC10

4D002BA08

4D002GA03

4D002GB20

4G068AA01

4G068AB01

4G068AC20

4G068AD21

4G068AF40

(57)【要約】

【課題】二酸化炭素の供給を早期に開始することができるとともに、目標とする二酸化炭素濃度への到達時間を短縮すること
【解決手段】二酸化炭素供給装置１０の制御装置２０は、電気化学セル１２ｂから脱離された二酸化炭素を含む第１のガスの二酸化炭素供給対象１９への供給と、貯蔵タンク１４に貯蔵されていた第２のガスの二酸化炭素供給対象１９への供給を制御するように構成される。このため、例えば、制御装置２０が、二酸化炭素供給対象１９への二酸化炭素の供給開始時に、貯蔵タンク１４に貯蔵されていた第２のガスを供給するように制御することで、二酸化炭素供給対象１９への二酸化炭素の供給を早期に開始することができるとともに、目標とする二酸化炭素濃度への到達時間を短縮することができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筐体内に配置され、吸着電位の印加により二酸化炭素を吸着し、脱離電位の印加により吸着した二酸化炭素を脱離する電気化学セル（１２ａ）を有し、前記電気化学セルに二酸化炭素を吸着させる吸着モードと、前記電気化学セルから二酸化炭素を脱離させる脱離モードとを交互に実施することにより、前記電気化学セルから脱離された二酸化炭素を含む第１のガスを二酸化炭素供給対象（１９）に供給する二酸化炭素供給装置であって、
少なくとも大気中の二酸化炭素濃度よりも二酸化炭素濃度の高い第２のガスを貯蔵する貯蔵タンク（１４）と、
前記貯蔵タンクへの前記第２のガスの貯蔵を制御する貯蔵制御部（２０）と、
前記電気化学セルから脱離された二酸化炭素を含む前記第１のガスの前記二酸化炭素供給対象への供給を制御するとともに、前記貯蔵タンクに貯蔵されていた前記第２のガスの前記二酸化炭素供給対象への供給を制御する供給制御部（２０）と、を備える二酸化炭素供給装置。

【請求項2】

前記貯蔵制御部は、前記二酸化炭素供給対象に設けられた、稼働時に二酸化炭素を含む排気ガスを出力する排気ガス出力装置（１９ｂ）からの排気ガスを前記第２のガスとして前記貯蔵タンクに貯蔵する、請求項１に記載の二酸化炭素供給装置。

【請求項3】

前記貯蔵制御部は、前記二酸化炭素供給対象に設けられた、稼働時に二酸化炭素を含む排気ガスを出力する排気ガス出力装置（１９ｂ）からの排気ガスを前記筐体内に導入するとともに、前記吸着モードと前記脱離モードとを交互に実施することにより、前記排気ガスから回収した二酸化炭素を含むガスを前記第２のガスとして前記貯蔵タンクに貯蔵する、請求項１に記載の二酸化炭素供給装置。

【請求項4】

前記貯蔵制御部は、大気ガスを前記筐体内に導入するとともに、前記吸着モードと前記脱離モードとを交互に実施することにより、前記大気ガスから回収した二酸化炭素を含むガスを前記第２のガスとして前記貯蔵タンクに貯蔵する、請求項１に記載の二酸化炭素供給装置。

【請求項5】

前記二酸化炭素供給対象は、閉じられた空間内で農作物を育成する農業用設備であり、
前記貯蔵制御部は、夜間又は悪天候の間に前記貯蔵タンクに前記第２のガスを貯蔵する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の二酸化炭素供給装置。

【請求項6】

前記二酸化炭素供給対象は、閉じられた空間内で農作物を育成する農業用設備であり、
前記貯蔵制御部は、予想される天気及び／又は季節に応じて、前記貯蔵タンクに貯蔵する前記第２のガスの二酸化炭素濃度を変化させる、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の二酸化炭素供給装置。

【請求項7】

前記二酸化炭素供給対象は、閉じられた空間内で農作物を育成する農業用設備であり、
前記供給制御部は、日中に、前記二酸化炭素供給対象に対して二酸化炭素を含むガスを供給するものであり、
前記供給制御部が前記二酸化炭素供給対象への二酸化炭素を含むガスの供給を開始する時に、前記供給制御部は、前記貯蔵タンクに貯蔵されていた前記第２のガスを前記二酸化炭素供給対象へ供給する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の二酸化炭素供給装置。

【請求項8】

前記供給制御部は、前記二酸化炭素供給対象の二酸化炭素濃度が目標二酸化炭素濃度に達するか、もしくは、前記貯蔵タンク内の前記第２のガスの供給が完了すると、前記第２のガスの供給を停止する、請求項７に記載の二酸化炭素供給装置。

【請求項9】

前記供給制御部は、前記第２のガスの前記二酸化炭素供給対象への供給に応じて、前記第１のガスの前記二酸化炭素供給対象への供給を開始する、請求項７に記載の二酸化炭素供給装置。

【請求項10】

前記第１のガスの前記二酸化炭素供給対象への供給は、前記二酸化炭素供給対象における二酸化炭素濃度が目標濃度に達するまで繰り返し実施される、請求項９に記載の二酸化炭素供給装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電気化学セルに二酸化炭素を吸着させる吸着モードと、電気化学セルから二酸化炭素を脱離させる脱離モードとを交互に実施することにより、電気化学セルから脱離された二酸化炭素を二酸化炭素供給対象に供給する二酸化炭素供給装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１や特許文献２には、電気化学デバイスや水酸化ナトリウム水溶液を用いて、屋内の空気中から二酸化炭素を回収して、二酸化炭素濃度を減少させる二酸化炭素回収装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１４４０２４号公報

【特許文献2】特開２０２２－８２８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述したような二酸化炭素回収装置を用いて、農作物の収穫量を増加させることが試みられている。この場合、二酸化炭素の回収及び供給を行う装置が、大気中の二酸化炭素を回収するとともに、回収した二酸化炭素をビニールハウスなどの農業用設備内に供給するように用いられる。これにより、農業用設備内の二酸化濃度を、例えば通常の約３倍程度まで高めることができ、その結果、農作物の収穫量を最大で３割程度増加させることが可能となる。

【0005】

しかしながら、上述したような二酸化炭素の回収及び供給を行う装置は、二酸化炭素を回収後、回収した二酸化炭素を供給するものであるため、二酸化炭素の供給を開始するまでに時間がかかる。さらに、二酸化炭素の回収と供給の１つのサイクルによって供給され得る二酸化炭素量が少ない場合、農業用設備内の二酸化炭素濃度を目標とする二酸化炭素濃度とするまでには、さらに長い時間を要することになる。

【0006】

本開示は、上述した点に鑑みてなされたものであり、二酸化炭素の供給を早期に開始することができるとともに、目標とする二酸化炭素濃度への到達時間を短縮することが可能な二酸化炭素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、本開示の二酸化炭素供給装置は、筐体内に配置され、吸着電位の印加により二酸化炭素を吸着し、脱離電位の印加により吸着した二酸化炭素を脱離する電気化学セル（１２ａ）を有し、電気化学セルに二酸化炭素を吸着させる吸着モードと、電気化学セルから二酸化炭素を脱離させる脱離モードとを交互に実施することにより、電気化学セルから脱離された二酸化炭素を含む第１のガスを二酸化炭素供給対象（１９）に供給する二酸化炭素供給装置であって、
少なくとも大気中の二酸化炭素濃度よりも二酸化炭素濃度の高い第２のガスを貯蔵する貯蔵タンク（１４）と、
貯蔵タンクへの第２のガスの貯蔵を制御する貯蔵制御部（２０）と、
電気化学セルから脱離された二酸化炭素を含む第１のガスの二酸化炭素供給対象への供給を制御するとともに、貯蔵タンクに貯蔵されていた第２のガスの二酸化炭素供給対象への供給を制御する供給制御部（２０）と、を備えるように構成される。

【0008】

上述した二酸化炭素供給装置では、供給制御部は、電気化学セルから脱離された二酸化炭素を含む第１のガスの二酸化炭素供給対象への供給と、貯蔵タンクに貯蔵されていた第２のガスの二酸化炭素供給対象への供給を制御するように構成される。このため、例えば、供給制御部は、貯蔵タンクに貯蔵されていた第２のガスを供給することで、貯蔵タンク内の第２のガスに含有される二酸化炭素を一気に二酸化炭素供給対象に供給することができる。これにより、二酸化炭素の供給を早期に開始することができるとともに、二酸化炭素供給対象において素早く二酸化炭素濃度を上昇させることができる。また、例えば、第２のガスの供給と併せて、第１のガスの供給も開始することで、二酸化炭素供給対象の二酸化炭素濃度の上昇を促進することができる。従って、本開示の二酸化炭素供給装置によれば、二酸化炭素の供給を早期に開始することができるとともに、目標とする二酸化炭素濃度への到達時間を短縮することが可能となる。

【0009】

上記括弧内の参照番号は、本開示の理解を容易にすべく、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、なんら本開示の範囲を制限することを意図したものではない。

【0010】

また、上記した本開示の特徴以外の、特許請求の範囲の各請求項に記載した技術的特徴に関しては、後述する実施形態の説明及び添付図面から明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態に係る二酸化炭素供給装置の構成を概略的に示す構成図である。

【図2】二酸化炭素供給装置の制御装置によって実行される、貯蔵モード、貯蔵ガス放出モード、学習モード、二酸化炭素供給モードを含む、二酸化炭素供給先へ二酸化炭素を供給するための処理を示すフローチャートである。

【図3】学習モード処理の実行条件及び実行タイミングの例を示す表である。

【図4】学習モード処理の詳細を示すフローチャートである。

【図5】脱離学習データ作成処理の詳細を示すフローチャートである。

【図6】学習用脱離モードにおいて、二酸化炭素センサを用いて測定された、時間経過に伴う回収器内の二酸化炭素濃度の変化の一例を示すグラフである。

【図7】時間経過に伴う回収器内の二酸化炭素濃度の変化に基づいて作成される、経過時間と電気化学セルからの二酸化炭素の脱離量との関係を表す脱離学習データの一例を示すグラフである。

【図8】吸着学習データ作成処理の詳細を示すフローチャートである。

【図9】学習用吸着モードにおいて、二酸化炭素センサを用いて測定された、時間経過に伴う回収器内の二酸化炭素濃度の変化の一例を示すグラフである。

【図10】時間経過に伴う回収器内の二酸化炭素濃度の変化に基づいて作成される、経過時間と電気化学セルへの二酸化炭素の吸着量との関係を表す吸着学習データの一例を示すグラフである。

【図11】事前準備吸着時間と学習用吸着モード実施時間との相違に応じた、吸着学習データの更新について説明するための説明図である。

【図12】貯蔵モード処理の詳細を示すフローチャートである。

【図13】二酸化炭素供給装置が貯蔵モードで動作するときの各部の作動状態を示す図である。

【図14】貯蔵ガス放出モード処理の詳細を示すフローチャートである。

【図15】二酸化炭素供給装置が貯蔵ガス放出モードで動作するときの各部の作動状態を示す図である。

【図16】二酸化炭素供給モードにおける吸着モード処理の詳細を示すフローチャートである。

【図17】二酸化炭素供給装置が二酸化炭素供給モードにおける吸着モードで動作するときの各部の作動状態を示す図である。

【図18】二酸化炭素供給モードにおける脱離モード処理の詳細を示すフローチャートである。

【図19】二酸化炭素供給装置が二酸化炭素供給モードにおける脱離モードで動作するときの各部の作動状態を示す図である。

【図20】第２実施形態に係る二酸化炭素供給装置の制御装置によって実施される、貯蔵モード処理の詳細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】

【0012】

以下、本開示の複数の実施形態に係る二酸化炭素供給装置が、図面を参照して、詳細に説明される。なお、複数の図面にわたって、互いに同一もしくは均等である部分には、同一又は対応する符号が付されている。

【0013】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る二酸化炭素供給装置１０の構成を概略的に示している。本実施形態に係る二酸化炭素供給装置１０は、大気から回収した二酸化炭素を含む二酸化炭素含有ガス（第１のガス）、及び／又は、貯蔵タンク１４に貯蔵された、少なくとも大気中の二酸化炭素濃度よりも二酸化炭素濃度の高い二酸化炭素含有ガス（第２のガス）を、例えばビニールハウスなどの閉じられた空間内で農作物を育成する農業用設備のような二酸化炭素供給先１９に供給するものである。

【0014】

図１に示す二酸化炭素供給装置１０は、第１切替弁１１、回収器１２、第１開閉弁１３、貯蔵タンク１４、第２開閉弁１５、第３開閉弁１６、送風機１７、第２切替弁１８、二酸化炭素供給先１９に設けられた二酸化炭素センサ１９ａ、二酸化炭素供給先１９に設けられた暖房機１９ｂ、及び、制御装置２０などを備えている。

【0015】

第１切替弁１１は、大気が導入される流路配管及び暖房機１９ｂの排気ガスが導入される流路配管と、回収器１２内に繋がる流路配管との間に設けられる。第１切替弁１１は、制御装置２０によって、流路の切り替えが制御される。第１切替弁１１が、大気が導入される流路配管と回収器１２内に繋がる流路配管とを連通するように切り替えられると、二酸化炭素を含有した大気が回収器１２内に導入される。一方、第１切替弁１１が、暖房機１９ｂの排気ガスが導入される流路配管と回収器１２内に繋がる流路配管とを連通するように切り替えられると、暖房機１９ｂの排気ガスが、回収器１２内を流動する。なお、第１切替弁１１は、回収器１２内に繋がる流路配管を、大気が導入される流路配管及び暖房機１９ｂの排気ガスが導入される流路配管のいずれにも連通せず、回収器１２内を外部から遮断することが可能な切替位置を有するように構成されている。

【0016】

回収器１２は、例えば金属製の筐体の内部に配置された電気化学セル１２ａを備える。さらに、回収器１２は、回収器１２内の二酸化炭素濃度を測定することが可能な二酸化炭素センサ１２ｂを備える。二酸化炭素センサ１２ｂは、例えば、二酸化炭素を含む大気が回収器１２内を流動するとき、電気化学セル１２ａによって二酸化炭素が除去された後の大気中の二酸化炭素濃度を測定可能な位置に設けられる。

【0017】

回収器１２は、２つの開口部を有している。開口部の１つは、外部から二酸化炭素を含む大気などを回収器１２の筐体内部に導入するための導入口である。開口部のもう１つは、二酸化炭素が除去された大気や、電気化学セル１２ａから脱離された二酸化炭素を多く含む大気などを排出するための排出口である。上述した第１切替弁１１が設けられた流路配管が導入口に接続され、第３開閉弁１６が設けられた流路配管が排出口に接続される。なお、回収器１２内とは、筐体の内部と同意である。

【0018】

電気化学セル１２ａは、電気化学反応によって、二酸化炭素を吸着して、大気から二酸化炭素を分離（回収）したり、吸着した二酸化炭素を脱離したりすることが可能なものである。二酸化炭素が分離された大気は、送風機１７及び第２切替弁１８を介して外部に放出される。また、電気化学セル１２ａから脱離された二酸化炭素は、二酸化炭素を多く含む大気として、送風機１７によって二酸化炭素供給先１９へ供給される。

【0019】

回収器１２の筐体内部には、複数の電気化学セル１２ａが積層して配置されている。複数の電気化学セル１２ａの積層方向は、大気の流れ方向に直交する方向となっている。個々の電気化学セル１２ａは板状に構成されており、板面がセル積層方向と交差するように配置されている。隣接する電気化学セル１２ａの間には、所定の隙間が設けられている。隣接する電気化学セル１２ａの間に設けられた隙間は、大気が流れる流路となる。

【0020】

各電気化学セル１２ａは、例えば、作用極集電層、作用極、セパレータ、対極、及び対極集電層などが、記載された順序で積層されて構成されている。なお、作用極は負極であり、作用極と対をなす対極は正極である。これら作用極と対極との間に印加する電位差を変化させることにより、作用極に電子を与えて、作用極の二酸化炭素吸着材に二酸化炭素を吸着させたり、作用極から電子を放出させて、吸着した二酸化炭素を脱離させたりすることができる。すなわち、電気化学セル１２ａの作用極と対極との間に吸着電位を印加することにより、電気化学セル１２ａ（作用極の二酸化炭素吸着材）に二酸化炭素を吸着させることができる。また、電気化学セル１２ａの作用極と対極との間に、吸着電位とは異なる脱離電位を印加することにより、電気化学セル１２ａから二酸化炭素を脱離させることができる。

【0021】

作用極集電層は、二酸化炭素を含んだ大気が通過可能な孔を有する多孔質の導電性材料からなる。作用極集電層は、ガス透過性と導電性を有していればよく、作用極集電層の形成材料として、例えば金属材料や炭素質材料を用いることができる。

【0022】

作用極は、二酸化炭素吸着材、導電性物質、バインダなどを混合した材料から形成される。二酸化炭素吸着材は、電子を受け取ることで二酸化炭素を吸着し、電子を放出することで吸着していた二酸化炭素を脱離する性質を有する。二酸化炭素吸着材としては、例えばポリアントラキノンを用いることができる。導電性物質は、二酸化炭素吸着材への導電路を形成する。導電性物質としては、例えばカーボンナノチューブ、カーボンブラック、グラフェン等の炭素材料を用いることができる。バインダは、二酸化炭素吸着材や導電性物質を保持するためのものである。バインダとしては、例えば導電性樹脂を用いることができる。導電性樹脂は、例えば、導電性フィラーとしてＡｇ等を含有するエポキシ樹脂やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のフッ素樹脂等を用いることができる。

【0023】

対極は、電気活性補助材、導電性物質、バインダなどを混合した材料から形成される。対極の導電性物質、バインダは、作用極の導電性物質、バインダと同様であるため説明を省略する。対極の電気活性補助剤は、電子供与剤となる活物質を有する材質で構成される。対極の電気活性補助材は、作用極の二酸化炭素吸着材との間で電子の授受を行う補助的な電気活性種である。電気活性補助材としては、例えば金属イオンの価数が変化することで、電子の授受を可能とする金属錯体を用いることができる。このような金属錯体としては、フェロセン、ニッケロセン、コバルトセン等のシクロペンタジエニル金属錯体、あるいはポルフィリン金属錯体等を挙げることができる。これらの金属錯体は、ポリマーでもモノマーでもよい。対極集電層は、作用極集電層と同様に、金属材料や炭素質材料などの導電性材料にて形成される。

【0024】

セパレータは、作用極と対極との間に配置され、作用極と対極とを分離する。セパレータは、作用極と対極との物理的な接触を防いで電気的短絡を抑制するとともに、イオンを透過させる絶縁性イオン透過膜である。セパレータとして、セルロース膜やポリマー、ポリマーとセラミックの複合材料等を用いることができる。

【0025】

なお、電気化学セル１２ａには、電解質が作用極及び対極にまたがるように設けられている。電解質は、例えばイオン液体を用いることができる。イオン液体は、常温常圧下で不揮発性を有する液体の塩である。

【0026】

第１開閉弁１３は、回収器１２の排出口と貯蔵タンク１４の導入口とを連通する流路配管に設けられる。第１開閉弁１３は、制御装置２０によって開閉状態が制御される。第１開閉弁１３が開かれると、回収器１２と貯蔵タンク１４とを連通する流路配管を介して、回収器１２から流出するガスが貯蔵タンク１４内に流入することが可能となる。一方、第１開閉弁１３が閉じられると、回収器１２と貯蔵タンク１４とを連通する流路配管が遮断される。

【0027】

第２開閉弁１５は、貯蔵タンク１４の排出口と送風機１７とを連通する流路配管に設けられる。第２開閉弁１５は、制御装置２０によって開閉状態が制御される。第２開閉弁１３が開かれると、回収器１２と送風機１７とを連通する流路配管を介して、貯蔵タンク１４内の二酸化炭素を多く含むガスが流出し、送風機１７を介して流動することが可能となる。一方、第２開閉弁１５が閉じられると、回収器１２と送風機１７とを連通する流路配管が遮断される。

【0028】

貯蔵タンク１４は、回収器１２と送風機１７とを直接的に連通する流路配管に対して、並列に接続されている。貯蔵タンク１４は、二酸化炭素供給先１９に設けられた暖房機１９ｂの排気ガス、つまり、暖房機１９ｂにおいて燃油（重油など）や薪などの燃料の燃焼によって生じた、大気中の二酸化炭素よりも二酸化炭素を多く含むガス（第２のガス）を貯蔵する。後述する貯蔵モードにおいて、暖房機１９ｂの排気ガスが貯蔵タンク１４に貯蔵される。より具体的には、貯蔵モードでは、第１開閉弁１３及び第２開閉弁１５がともに開かれるとともに、送風機１７が稼働される。これにより、暖房機１９ｂの排気ガスは、第１切替弁１１及び回収器１２を介して、貯蔵タンク１４に流入し、貯蔵タンク１４内には排気ガスが充満する。貯蔵タンク１４に所望の濃度の二酸化炭素を含有したガスが充填されると、第１及び第２開閉弁１３、１５が閉じられる。貯蔵モードに関しては、後に詳細に説明される。

【0029】

なお、貯蔵タンク１４の接続位置や設置場所は、上述した例に限られない。例えば、貯蔵タンク１４は、回収器１２の筐体内など、筐体と一体的に設けても良い。また、貯蔵タンク１４は、第１切替弁１１や回収器１２を介して排気ガスを導入するのではなく、例えば、暖房機１９ｂの排気ガスを導入する流路配管から直接的に二酸化炭素を導入し、回収器１２と送風機１７とを連通する流路配管に、貯蔵した二酸化炭素を多く含むガスを放出するように構成しても良い。さらに、貯蔵タンク１４の導入口と排出口は共通化しても良い。

【0030】

二酸化炭素センサ１４ａは、貯蔵モード及び貯蔵ガス放出モードにおいて、貯蔵タンク１４内の二酸化炭素濃度を所定の時間間隔で検出する。制御装置２０は、貯蔵モードにおいて、二酸化炭素センサ１４ａによって検出された二酸化炭素濃度が所望の濃度に達すると、貯蔵モードを終了、すなわち、第１開閉弁１３及び第２開閉弁１５を閉じて、排気ガスの貯蔵を終了する。また、制御装置２０は、貯蔵ガス放出モードにおいて、二酸化炭素センサ１４ａによって検出された二酸化炭素濃度が、貯蔵していた第２のガスの放出完了を示す濃度（例えば、大気中の二酸化炭素濃度に相当する基準濃度）に達すると、貯蔵ガス放出モードを終了する。貯蔵ガス放出モードの終了時には、第１開閉弁１３及び第２開閉弁１５は、閉じられても良いし、開かれたままでも良い。

【0031】

第３開閉弁１６は、第１開閉弁１３が設けられた流路配管への分岐点と、第２開閉弁１５が設けられた流路配管との結合点との間において、回収器１２内と送風機１７とを直接的に連通する流路配管に設けられる。第３開閉弁１６は、制御装置２０によって開閉状態が制御される。第３開閉弁１６が開かれると、回収器１２内と送風機１７とを連通する流路配管を介して、回収器１２から送風機１７へのガス（二酸化炭素が除去された大気、電気化学セル１２ａから脱離した二酸化炭素を含む大気など）の流動が可能となる。一方、第３開閉弁１６が閉じられると、回収器１２内と送風機１７とを連通する流路配管が遮断される。従って、第１切替弁１１が連通を遮断し、第１～第３開閉弁１３、１５、１６がすべて閉じられると、回収器１２は外部と連通するための流路配管が遮断され、回収器１２内はほぼ密閉された状態となる。

【0032】

送風機１７は、いずれも図示は省略されているが、モータによって回転される送風ファンを有する。送風機１７は、制御装置２０によってオン、オフや、回転数が制御される。送風機１７は、暖房機１９ｂからの排気ガスを貯蔵タンク１４に貯蔵するとき、貯蔵タンク１４に貯蔵された二酸化炭素を多く含むガスを二酸化炭素供給先１９に供給するとき、回収器１２内の電気化学セル１２ａに二酸化炭素を吸着させるとき、及び、吸着された二酸化炭素を電気化学セル１２ａから脱離させ、脱離された二酸化炭素を含む大気を二酸化炭素供給先１９へ供給するときに、制御装置２０によってオンされる。なお、送風機１７として、大気を流動させることが可能なポンプを用いても良い。

【0033】

第２切替弁１８は、送風機１７の下流側の流路配管を流れるガス（暖房機１９ｂからの排気ガス、貯蔵タンク１４に貯蔵された二酸化炭素を多く含むガス、二酸化炭素が除去された大気、電気化学セル１２ａから脱離された二酸化炭素を含む大気など）の流路を切り替える三方弁である。第２切替弁１８の流路の切り替えは、制御装置２０によって制御される。具体的には、制御装置２０は、暖房機１９ｂからの排気ガスを貯蔵タンク１４に貯蔵するとき、及び回収器１２内の電気化学セル１２ａに二酸化炭素を吸着させるとき、送風機１７の下流側の流路配管を外部（大気）に連通するように第２切替弁１８を制御する。これにより、貯蔵タンク１４に貯蔵されなかった排気ガス、及び二酸化炭素が除去された大気は、外部へ放出される。一方、制御装置２０は、貯蔵タンク１４に貯蔵された二酸化炭素を多く含むガス、及び電気化学セル１２ａが吸着した二酸化炭素を脱離するとき、送風機１７の下流側の流路配管を二酸化炭素供給先１９に連通するように第２切替弁１８を制御する。これにより、貯蔵タンク１４から放出された二酸化炭素を多く含むガス、及び電気化学セル１２ａから脱離された二酸化炭素を含む大気、すなわち、通常よりも二酸化炭素を多く含む大気（例えば、通常の３倍程度の二酸化炭素濃度の大気）が二酸化炭素供給先１９に供給される。

【0034】

二酸化炭素センサ１９ａは、二酸化炭素供給先１９の二酸化炭素濃度を所定の時間間隔で検出する。制御装置２０は、二酸化炭素センサ１９ａによって検出された二酸化炭素濃度が所定の目標上限濃度に達すると、二酸化炭素供給装置１０による二酸化炭素の供給を停止する。また、例えば、二酸化炭素供給先１９が農業用設備である場合に、農作物の光合成によって二酸化炭素濃度が低下し、所定の目標下限濃度に達すると、制御装置２０は、二酸化炭素供給装置１０による二酸化炭素の供給を再開する。

【0035】

暖房機１９ｂは、二酸化炭素供給先１９の内部を暖めるためのものであり、二酸化炭素供給先１９の内部に設置される。暖房機１９ｂは燃油や薪などの燃料を燃焼することによって、二酸化炭素供給先１９の内部を暖める。燃料の燃焼によって生じた、二酸化炭素を多く含む排気ガスは、上述したように、第１切替弁１１に接続された流路配管に導入される。

【0036】

制御装置２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺装置から構成されている。周辺装置には、センサ１２ｂ、１４ａ、１９ａ、電気化学セル１２ａ、送風機１７などとの信号のやり取りを行うためのＩ／Ｏ回路などが含まれる。

【0037】

制御装置２０は、ＲＯＭ等の記憶媒体に記憶された制御プログラムに基づいて各種の演算処理を行い、第１切替弁１１、回収器１２内の電気化学セル１２ａ、第１開閉弁１３、第２開閉弁１５、第３開閉弁１６、送風機１７、第２切替弁１８、などの各種制御対象機器の作動を制御する。例えば、制御装置２０は、二酸化炭素供給先１９へ二酸化炭素の供給を行う場合、二酸化炭素供給装置１０において、貯蔵タンク１４に貯蔵された二酸化炭素を多く含むガスが供給されるように、各種の制御対象機器の作動を制御したり、吸着モードと脱離モードとを交互に実施する二酸化炭素供給モードが実行されるように、各種制御対象機器の作動を制御したりする。さらに、制御装置２０は、吸着モードにおける吸着電位の印加時間（吸着モードの実行時間とも言える）を設定するための吸着学習データや、脱離モードにおける脱離電位の印加時間（脱離モードの実行時間とも言える）を設定するための脱離学習データを作成する学習モード処理を実行する。学習モード処理は、後に詳細に説明される。

【0038】

ここで、二酸化炭素供給先１９がビニールハウスなどの農業用設備である場合、日中に農作物の光合成が活発に行われる。一方、夜間には、農作物の光合成が行われないため、二酸化炭素供給装置１０は、その間、二酸化炭素の供給を停止する。そのため、日中に二酸化炭素供給装置１０が二酸化炭素の供給を開始した直後は、通常、二酸化炭素供給先１９の二酸化炭素濃度が大気中の二酸化炭素濃度程度まで低下している。従って、二酸化炭素供給装置１０による二酸化炭素の供給開始直後に、二酸化炭素供給先１９の二酸化炭素を一気に高めて、農作物の光合成の促進を図ることが望まれる。さらに、二酸化炭素供給先１９の二酸化炭素濃度が、農作物の育成に適した濃度（例えば、大気中の二酸化炭素濃度の約３倍程度）まで、極力、短時間で上昇することが望まれる。

【0039】

そこで、本実施形態に係る二酸化炭素供給装置１０は、電気化学セル１２ａから脱離された二酸化炭素を含む第１のガスと、貯蔵タンク１４に貯蔵されていた第２のガスとの一方又は両方を、二酸化炭素供給先１９に供給可能に構成される。このような構成により、例えば、二酸化炭素供給装置１０による二酸化炭素の供給開始直後に、貯蔵タンク１４に貯蔵されていた第２のガスを二酸化炭素供給先１９に供給することで、貯蔵タンク内の第２のガスに含有される二酸化炭素を一気に二酸化炭素供給先１９に供給することができる。これにより、二酸化炭素供給先１９への二酸化炭素の供給を早期に開始することができるとともに、二酸化炭素供給先１９において素早く二酸化炭素濃度を上昇させることができる。また、例えば、第２のガスの供給に応じて、第１のガスの供給も開始することで、二酸化炭素供給先１９の二酸化炭素濃度の上昇を促進することができる。従って、本開示の二酸化炭素供給装置１０によれば、二酸化炭素の供給を早期に開始することができるとともに、目標とする二酸化炭素濃度への到達時間を短縮することが可能となる。

【0040】

以下、本実施形態に係る二酸化炭素供給装置１０の制御装置２０によって実行される、貯蔵モード、貯蔵ガス放出モード、学習モード、二酸化炭素供給モードを含む、二酸化炭素供給先１９へ二酸化炭素を供給するための処理を、図２のフローチャートを参照して説明する。

【0041】

図２のフローチャートに示すように、制御装置２０は、まず、ステップＳ１００において、電気化学セル１２ａの吸着時間や脱離時間に関する学習データを得るための学習モードを実行するか否かを判定する。制御装置２０は、後述する吸着モードや脱離モードを実行する際に、吸着時間学習データ及び脱離時間学習データに基づいて、それぞれ、吸着モードの実行時間及び脱離モードの実行時間を設定する。これにより、例えば、電気化学セル１２ａが吸着可能な二酸化炭素を吸着したにも係らず吸着電位の印加を継続したり、あるいは、電気化学セル１２ａが吸着していた二酸化炭素をすべて脱離したにも係らず、脱離電位の印加を継続したりすることを回避することが可能になる。制御装置２０は、例えば、図３に示す学習モード実行条件に従って、学習モードを実行するか否かを判定することができる。具体的には、学習モード実行条件は、ユーザによる学習モード実行要求の発生、二酸化炭素供給装置１０の電源オンによる稼働開始、夜間（二酸化炭素供給装置１０が二酸化炭素を供給していないとき）、電気化学セル１２ａの洗浄等のメンテナンスや電気化学セル１２ａの交換直後などを含むことができる。

【0042】

また、二酸化炭素供給装置１０が農業用途に適用される場合、天気、地域、季節、供給先の規模に応じて、学習モードの実行回数を変更しても良い。例えば、天気が晴れている場合、日照時間が長い地域や季節の場合、農作物による光合成が促進されるので、二酸化炭素の供給時間が相対的に長くなる。また、二酸化炭素の供給先の規模が大きい場合にも、二酸化炭素の供給時間は相対的に長くなる。長時間に渡る二酸化炭素の供給中に、外部環境の二酸化炭素濃度が変化した場合、二酸化炭素濃度の変化前の吸着時間に関する学習データや脱離時間に関する学習データをそのまま使用して、吸着モードの実行時間や脱離モードの実行時間を設定しても、適切な実行時間を設定し得ない虞があるためである。

【0043】

ステップＳ１００において、制御装置２０は、学習モード実行条件が成立し、学習モードを実行すると判定すると、ステップＳ１１０に進む。一方、制御装置２０は、学習モードを実行しないと判定すると、ステップＳ１２０に進む。

【0044】

ステップＳ１１０では、制御装置２０は、学習モード処理を実行する。学習モード処理は、後に詳細に説明する。学習モード処理の終了後、制御装置２０は、ステップＳ１２０に進む。

【0045】

ステップＳ１２０では、制御装置２０は、貯蔵モードを実行するか否かを判定する。例えば、制御装置２０は、夜間又は悪天候の間など、二酸化炭素供給装置１０によって二酸化炭素供給先１９に二酸化炭素を供給する必要がなく、かつ暖房機１９ｂが稼働されている場合に、貯蔵モードを実行すると判定することができる。貯蔵モードを実行すると判定した場合、制御装置２０は、ステップＳ１３０に進んで、貯蔵モードを実行する。なお、貯蔵モードについては、後に詳細に説明する。一方、制御装置２０は、貯蔵モードを実行しないと判定した場合、ステップＳ１４０に進む。

【0046】

ステップＳ１４０では、制御装置２０は、貯蔵ガス放出モードを実行するか否かを判定する。例えば、制御装置２０は、二酸化炭素供給装置１０が二酸化炭素供給先１９へ二酸化炭素を含むガスの供給を開始する時に、貯蔵ガス放出モードを実行すると判定することができる。貯蔵ガス放出モードを実行すると判定した場合、制御装置２０は、ステップＳ１５０に進んで、貯蔵ガス放出モードを実行する。これにより、二酸化炭素供給装置１０による二酸化炭素の供給開始直後に、貯蔵タンク１４に貯蔵されている二酸化炭素を多く含むガス（第２のガス）を二酸化炭素供給先１９へ供給することができる。その結果、二酸化炭素供給先１９の二酸化炭素濃度を一気に上昇させることができる。なお、貯蔵ガス放出モードについては、後に詳細に説明する。一方、制御装置２０は、貯蔵ガス放出モードを実行しないと判定した場合、ステップＳ１６０に進む。

【0047】

ステップＳ１６０では、制御装置２０は、二酸化炭素供給モードを実行するか否かを判定する。例えば、制御装置２０は、貯蔵ガス放出モードの終了後、もしくは、貯蔵ガス放出モードの実行に併せて、二酸化炭素供給モードを実行すると判定することができる。二酸化炭素供給モードは、電気化学セル１２ａを用いて大気中から二酸化炭素を回収し、回収した二酸化炭素を電気化学セル１２ａから脱離させることにより、二酸化炭素を多く含むガス（第１のガス）を二酸化炭素供給先１９に供給するための動作モードである。二酸化炭素供給モードを実行すると判定した場合、制御装置２０は、ステップＳ１７０に進む。一方、制御装置２０は、二酸化炭素供給モードを実行しないと判定した場合、ステップＳ１００に戻る。

【0048】

ステップＳ１７０では、制御装置２０は、電気化学セル１２ａが二酸化炭素の吸着を完了している状態であるか否かを判定する。上述した学習モードが終了した後、又は後述するステップＳ１９０の吸着モードの実行が終了した後、電気化学セル１２ａは二酸化炭素の吸着を完了した状態となる。制御装置２０は、電気化学セル１２ａが二酸化炭素の吸着を完了した状態であると判定すると、ステップＳ１８０に進み、脱離モードを実行する。一方、制御装置２０は、電気化学セル１２ａが二酸化炭素の吸着を完了した状態ではないと判定すると、ステップＳ１９０に進み、吸着モードを実行する。このように、二酸化炭素供給モードにおいては、吸着モードと脱離モードとが交互に実行される。吸着モード及び脱離モードに関しては、後に詳細に説明される。

【0049】

ステップＳ１５０の貯蔵ガス放出モードの実行の後、又はステップＳ１８０の脱離モードの実行後、制御装置２０は、ステップＳ２００の処理を実行する。ステップＳ２００では、貯蔵ガス放出モード又は脱離モードの実行により、二酸化炭素供給先１９の二酸化炭素濃度が目標上限濃度に到達したか否かを判定する。二酸化炭素供給先１９の二酸化炭素濃度が目標上限濃度に到達したと判定すると、制御装置２０は、ステップＳ２１０に進む。一方、二酸化炭素供給先１９の二酸化炭素濃度が目標上限濃度に到達していないと判定すると、制御装置２０は、ステップＳ１００に戻る。この場合、二酸化炭素供給モードによる二酸化炭素供給先１９への二酸化炭素の供給が、二酸化炭素供給先１９における二酸化炭素濃度が目標上限濃度に達するまで繰り返し実施される。

【0050】

例えば、二酸化炭素供給先１９が農業用設備であるような場合、農作物の光合成によって二酸化炭素濃度が低下する。ステップＳ２１０では、制御装置２０は、二酸化炭素供給先１９の二酸化炭素濃度が低下して目標下限濃度に到達したか否かを判定する。二酸化炭素供給先１９の二酸化炭素濃度が目標下限濃度に達したと判定すると、制御装置２０は、ステップＳ１００に戻り、二酸化炭素供給装置１０による二酸化炭素の供給を再開する。一方、二酸化炭素供給先１９の二酸化炭素濃度が目標下限濃度に達していないと判定すると、制御装置２０は、二酸化炭素濃度が目標下限濃度に到達するまで、ステップＳ２１０の判定処理を繰り返し実行する。

【0051】

次に、学習モード処理について説明する。学習モード処理の詳細が、図４のフローチャートに示されている。図４のフローチャートのステップＳ３００では、電気化学セル１２ａの最大吸着量に相当する量の二酸化炭素が電気化学セル１２ａに吸着されることが推定される所定の推定時間が、事前準備吸着時間として設定される。

【0052】

続くステップＳ３１０では、制御装置２０は、学習を行うための事前準備として、上記の事前準備吸着時間だけ二酸化炭素を電気化学セル１２ａに吸着させる事前準備吸着モードを開始する。この事前準備吸着モードでは、二酸化炭素を含有する大気を回収器１２内に導入可能とするため、第１切替弁１１が、大気が導入される流路配管と回収器１２内に繋がる流路配管とを連通する。また、二酸化炭素が除去された大気を回収器１２内から導出可能とするため、第３開閉弁１６が開かれる。なお、第１及び第２開閉弁１３、１５は、二酸化炭素が除去された大気の貯蔵タンク１４内への流入を阻止するため、閉じられる。送風機１７は、定められた量の大気が回収器１２内に引き込まれるように、予め定められた一定の回転速度で駆動される。第２切替弁１８は、送風機１７の下流側の流路配管を外部に連通する。さらに、事前準備吸着モードでは、回収器１２の電気化学セル１２ａの作用極と対極との間に、作用極の二酸化炭素吸着材が二酸化炭素を吸着可能となる事前準備用の吸着電位が印加される。事前準備用の吸着電位は、予め定められた一定の電位である。

【0053】

このような第１切替弁１１、第１～第３開閉弁１３、１５、１６、回収器１２の電気化学セル１２ａ、送風機１７、及び第２切替弁１８などの制御により、事前準備吸着モードでは、二酸化炭素を含有した大気が、第１切替弁１１を通過して、回収器１２内に進入する。回収器１２内に進入した大気に含まれる二酸化炭素は、複数の電気化学セル１２ａに吸着される。その結果、大気から二酸化炭素が除去される。二酸化炭素が除去された大気は、第３開閉弁１６及び送風機１７を通過し、第２切替弁１８にて外部へ向かう流路配管に導かれ、その流路配管を介して、外部に放出される。

【0054】

ステップＳ３２０では、制御装置２０が、事前準備吸着時間が経過したか否かを判定する。この判定処理において、制御装置２０は、事前準備吸着時間が経過したと判定すると、ステップＳ３３０に進む。一方、制御装置２０は、事前準備吸着時間が経過していないと判定すると、事前準備吸着時間が経過するまで、ステップＳ３２０の判定処理を繰り返し実行する。

【0055】

ステップＳ３３０では、事前準備吸着モードの終了処理が実行される。具体的には、制御装置２０は、電気化学セル１２ａの作用極と対極との間への事前準備用の吸着電位の印加を終了する。また、制御装置２０は、第１切替弁１１を、回収器１２内を外部から遮断することが可能な切替位置に切り替えるとともに、第３開閉弁１６を閉じる。これにより、制御装置２０は、外部から回収器１２内への二酸化炭素を含む大気の流入及び回収器１２内からの二酸化炭素が除去された大気の流出を遮断する。さらに、制御装置２０は、送風機１７の駆動を停止する。また、制御装置２０は、事前準備吸着時間をカウントするカウンタのカウント値のリセットなども行なう。

【0056】

なお、上記のように、事前準備吸着時間の設定や、設定した事前準備吸着時間の経過を判定せずに、回収器１２内の電気化学セル１２ａに最大吸着量に相当する量の二酸化炭素が吸着したことを判定して、事前準備吸着モードを終了させることも可能である。具体的には、電気化学セル１２ａによって二酸化炭素が除去された後の、すなわち、電気化学セル１２ａの下流側の大気の二酸化炭素濃度を二酸化炭素センサ１２ｂによって測定する。そして、電気化学セル１２ａの下流側の二酸化炭素濃度の変化が電気化学セル１２ａの最大吸着量の吸着を示すと、つまり、二酸化炭素が電気化学セル１２ａによって除去されて、二酸化炭素濃度が低下した状態から、電気化学セル１２ａに最大吸着量に相当する二酸化炭素が吸着されて、それ以上、二酸化炭素を吸着することができず、二酸化炭素濃度が上昇したことをもって、電気化学セル１２ａに最大吸着量に相当する量の二酸化炭素が吸着されたことを判定することができる。この場合、事前準備吸着モードが開始されてから、事前準備吸着モードが終了されるまでの事前準備吸着モード実行時間がカウンタ等によって計測される。

【0057】

ステップＳ３４０では、制御装置２０は、脱離学習データを作成する脱離学習データ作成処理を実行する。ステップＳ３５０では、制御装置２０は、吸着学習データを作成する吸着学習データ作成処理を実行する。図５は、脱離学習データ作成処理の詳細を示すフローチャートである。図８は、吸着学習データ作成処理の詳細を示すフローチャートである。以下、それぞれのフローチャートを参照して、脱離学習データ作成処理及び吸着学習データ作成処理について詳しく説明する。

【0058】

脱離学習データ作成処理では、まず、図５のフローチャートのステップＳ４００に示すように、制御装置２０が、学習用脱離モードを開始する。この学習用脱離モードにおいては、制御装置２０は、電気化学セル１２ａの作用極と対極との間に、上述した事前準備吸着モードによって作用極の二酸化炭素吸着材に吸着された二酸化炭素を脱離させることが可能な脱離電位を印加する。また、学習用脱離モードでは、第１切替弁１１が、回収器１２内を外部から遮断することが可能な切替位置に切り替えたままとされ、第３開閉弁１６が、閉じた状態に維持される。送風機１７も停止された状態のままとされる。

【0059】

ステップＳ４１０では、制御装置２０は、二酸化炭素センサ１２ｂを用いて、回収器１２内の二酸化炭素濃度のモニターを開始する。例えば、制御装置２０は、二酸化炭素センサ１２ｂによって測定される回収器１２内の二酸化炭素濃度を所定時間間隔でサンプリングする。このようにして、制御装置２０は、回収器１２を密閉した状態としつつ、二酸化炭素を吸着している電気化学セル１２ａに脱離電位を印加したときの、時間経過に伴う回収器１２内の二酸化炭素濃度の変化を二酸化炭素センサ１２ｂを用いて測定する。

【0060】

ステップＳ４２０では、制御装置２０は、二酸化炭素センサ１２ｂによって測定される二酸化炭素の濃度の変化が所定値以下となったか否かを判定する。電気化学セル１２ａに吸着されていた二酸化炭素の脱離が完了すると、回収器１２内の二酸化炭素濃度の上昇がほぼ止まり、二酸化炭素濃度の変化は所定値以下となる。従って、二酸化炭素の濃度の変化が所定値以下となった場合、電気化学セル１２ａからの二酸化炭素の脱離が実質的に終了したとみなすことができる。

【0061】

電気化学セル１２ａからの二酸化炭素の脱離が実質的に終了したか否かは、別の手法によっても判断することができる。例えば、電気化学セル１２ａによる二酸化炭素の最大吸着量と回収器１２などの容積とから、電気化学セル１２ａから二酸化炭素の脱離がすべて完了したときの回収器１２内の二酸化炭素濃度を求めることができる。さらに、求めた脱離完了時の二酸化炭素濃度に基づいて、電気化学セル１２ａからの二酸化炭素の脱離がほぼ終了したとみなし得る脱離濃度閾値を定めることができる。そして、二酸化炭素センサ１２ｂによって測定された二酸化炭素の濃度が脱離濃度閾値に達したことにより、電気化学セル１２ａからの二酸化炭素の脱離が実質的に終了したことを判定することができる。

【0062】

ステップＳ４２０で肯定的な判定がなされた場合、制御装置２０は、ステップＳ４３０に進む。一方、否定的な判定がなされた場合、制御装置２０は、肯定的な判定がなされるまで、ステップＳ４２０の判定を繰り返し実施する。ステップＳ４３０では、制御装置２０は、二酸化炭素センサ１２ｂを用いた回収器１２内の二酸化炭素濃度のモニターを終了する。続くステップＳ４４０では、制御装置２０は、電気化学セル１２ａの作用極と対極との間への脱離電位の印加を停止して、学習用脱離モードを終了する。

【0063】

図６は、学習用脱離モードにおいて、二酸化炭素センサ１２ｂを用いて測定された、時間経過に伴う回収器１２内の二酸化炭素濃度の変化の一例を示すグラフである。図６のグラフに示すように、モニター開始時点では、比較的低い二酸化炭素濃度が検出される。しかし、電気化学セル１２ａに脱離電位を印加することにより、電気化学セル１２ａから二酸化炭素が脱離され、回収器１２内に放出されるので、回収器１２内の二酸化炭素濃度は時間の経過とともに上昇する。そして、二酸化炭素濃度の上昇がほぼ停止したときに、二酸化炭素濃度のモニターを終了する。これにより、図６のグラフに示すような、時間経過に伴う回収器１２内の二酸化炭素濃度の変化を測定することができる。

【0064】

ステップＳ４５０では、制御装置２０は、図６に示すような、時間経過に伴う回収器１２内の二酸化炭素濃度の変化に基づいて、経過時間と電気化学セル１２ａからの二酸化炭素の脱離量との関係を表す脱離学習データを作成する。図７は、脱離学習データの一例を示すグラフである。回収器１２内の容積は既知であるので、制御装置２０は、図６に示すような、時関経過に伴う二酸化炭素の濃度変化から、図７に示すような、経過時間と二酸化炭素の脱離量との関係を表す脱離学習データを算出することができる。ステップＳ４６０では、制御装置２０は、作成した脱離学習データを、ＲＡＭ、ディスク、フラッシュメモリ等の記憶媒体に記憶する。以上により、脱離学習データ作成処理が終了する。

【0065】

次に、吸着学習データ作成処理について説明する。吸着学習データ作成処理では、まず、図８のフローチャートのステップＳ５００に示すように、制御装置２０は、学習用吸着モードを開始する。この学習用吸着モードにおいては、制御装置２０は、電気化学セル１２ａの作用極と対極との間に、上述した学習用脱離モードによって回収器１２内に放出された二酸化炭素を作用極の二酸化炭素吸着材に吸着させることが可能な吸着電位を印加する。なお、学習用吸着モードでも、第１切替弁１１は、回収器１２内を外部から遮断することが可能な切替位置に切り替えたままとされ、第３開閉弁１６は、閉じた状態に維持される。送風機１７も停止された状態のままとされる。

【0066】

ステップＳ５１０では、制御装置２０は、二酸化炭素センサ１２ｂを用いて、回収器１２内の二酸化炭素濃度のモニターを開始する。例えば、制御装置２０は、二酸化炭素センサ１２ｂによって測定される回収器１２内の二酸化炭素濃度を所定時間間隔でサンプリングする。このようにして、制御装置２０は、回収器１２を密閉した状態としつつ、回収器１２内に放出された二酸化炭素が存在している中で、電気化学セル１２ａに吸着電位を印加したときの、時間経過に伴う回収器１２内の二酸化炭素濃度の変化を二酸化炭素センサ１２ｂを用いて測定する。

【0067】

ステップＳ５２０では、制御装置２０は、二酸化炭素センサ１２ｂによって測定される二酸化炭素の濃度の変化が所定値以下となったか否かを判定する。電気化学セル１２ａにより回収器１２内の二酸化炭素の吸着が完了すると、回収器１２内の二酸化炭素濃度の低下がほぼ止まり、二酸化炭素濃度の変化は所定値以下となる。従って、二酸化炭素の濃度の変化が所定値以下となった場合、電気化学セル１２ａによる二酸化炭素の吸着が実質的に終了したとみなすことができる。

【0068】

電気化学セル１２ａによる二酸化炭素の吸着が実質的に終了したか否かは、別の手法によっても判断することができる。例えば、吸着学習データ作成処理は、脱離学習データ作成処理に続いて実行されるので、脱離学習データ作成処理を開始したときの回収器１２内の二酸化炭素濃度を基準として、電気化学セル１２ａによる二酸化炭素の吸着が実質的に終了したとみなし得る吸着濃度閾値を定めることができる。回収器１２内の二酸化炭素濃度が、脱離学習データ作成処理開始時の二酸化炭素濃度を基準とする吸着濃度閾値まで低下すれば、学習用脱離モードにおいて電気化学セル１２ａから脱離された二酸化炭素は、再び、電気化学セル１２ａによって吸着されたとみなすことができるためである。従って、二酸化炭素センサ１２ｂによって測定された二酸化炭素濃度が吸着濃度閾値に達したことにより、電気化学セル１２ａによる二酸化炭素の吸着が実質的に終了したとみなすことができる。

【0069】

ステップＳ５２０で肯定的な判定がなされた場合、制御装置２０は、ステップＳ５３０に進む。一方、否定的な判定がなされた場合、制御装置２０は、肯定的な判定がなされるまで、ステップＳ５２０の判定を繰り返し実施する。ステップＳ５３０では、制御装置２０は、二酸化炭素センサ１２ｂを用いた回収器１２内の二酸化炭素濃度のモニターを終了する。続くステップＳ５４０では、制御装置２０は、電気化学セル１２ａの作用極と対極との間への吸着電位の印加を停止して、学習用吸着モードを終了する。なお、このとき、制御装置２０は、学習用吸着モードの開始から終了までの学習用吸着モードの実施時間を計測して記憶しておく。

【0070】

図９は、学習用吸着モードにおいて、二酸化炭素センサ１２ｂを用いて測定された、時間経過に伴う回収器１２内の二酸化炭素濃度の変化の一例を示すグラフである。図９のグラフに示すように、モニター開始時点では、比較的高い二酸化炭素濃度が検出される。しかし、電気化学セル１２ａに吸着電位を印加することにより、回収器１２内の二酸化炭素が電気化学セル１２ａに吸着されるので、回収器１２内の二酸化炭素濃度は時間の経過とともに低下する。そして、二酸化炭素濃度の低下がほぼ停止したときに、二酸化炭素濃度のモニターを終了する。これにより、図９のグラフに示すような、時間経過に伴う回収器１２内の二酸化炭素濃度の変化を測定することができる。

【0071】

ステップＳ５５０では、制御装置２０は、図９に示すような、時間経過に伴う回収器１２内の二酸化炭素濃度の変化に基づいて、経過時間と電気化学セル１２ａへの二酸化炭素の吸着量との関係を表す吸着学習データを作成する。図１０は、吸着学習データの一例を示すグラフである。回収器１２内の容積は既知であるので、制御装置２０は、図９に示すような、時関経過に伴う二酸化炭素の濃度変化から、図１０に示すような、経過時間と二酸化炭素の吸着量との関係を表す吸着学習データを算出することができる。

【0072】

ステップＳ５６０では、図４のフローチャートのステップＳ３００で設定された事前準備吸着時間と、学習用吸着モードの実施時間が一致するか否かを判定する。一致しないと判定した場合、制御装置２０は、ステップＳ５７０に進む。一致すると判定した場合、制御装置２０は、ステップＳ５８０に進む。

【0073】

ステップＳ５７０では、制御装置２０は、事前準備吸着時間と学習用吸着モード実施時間との相違に応じて、ステップＳ５５０で作成した吸着学習データを更新する。例えば、学習用吸着モード実施時間に対する事前準備吸着時間の比率に応じて、二酸化炭素の吸着量に対する経過時間を変化させて、吸着学習データを更新する。具体的には、事前準備吸着時間が学習用吸着モード実施時間よりも長い場合、学習用吸着モード実施時間に対する事前準備吸着時間の比率に応じて、図１１に示すように、吸着学習データを時間軸方向に拡大させる。逆に、事前準備吸着時間が学習用吸着モード実施時間よりも短い場合、学習用吸着モード実施時間に対する事前準備吸着時間の比率に応じて、図１１に示すように、吸着学習データを時間軸方向に縮小させる。なお、学習用吸着モード実施時間に対する事前準備吸着時間の比率以外に、例えば、事前準備吸着時間と学習用吸着モード実施時間との差分に所定の係数を乗じて、吸着学習データを時間軸方向に拡大、縮小させる割合を算出することも可能である。

【0074】

吸着学習データは、上述したように、回収器１２が密閉された状態で、回収器１２内の二酸化炭素を電気化学セル１２ａに吸着させたときの回収器１２内の二酸化炭素濃度の変化に基づいて作成される。それに対して、二酸化炭素供給先１９へ二酸化炭素の供給を行うために、二酸化炭素供給装置１０において実行される吸着モードでは、回収器１２は密閉されておらず、送風機１７によって二酸化炭素を含む大気が回収器１２内を流動する。このようなシチュエーションの相違を補償するために、本実施形態では、事前準備吸着時間と学習用吸着モード実施時間との相違を利用する。つまり、事前準備吸着時間は、上述した吸着モードと同様に、回収器１２内に二酸化炭素を含む大気を流動させながら、電気化学セル１２ａに二酸化炭素を吸着させた時間である。従って、事前準備吸着時間と学習用吸着モード実施時間との相違に応じて、吸着学習データを時間軸方向に拡大、縮小させることにより、上述した吸着モードに適合するように、吸着学習データを更新することができる。

【0075】

ステップＳ５８０では、制御装置２０は、作成又は更新した吸着学習データを、ＲＡＭ、ディスク、フラッシュメモリ等の記憶媒体に記憶する。以上により、吸着学習データ作成処理が終了する。

【0076】

次に、貯蔵モード処理について、図１２のフローチャートを参照して説明する。貯蔵モード処理では、まず、図１２のフローチャートのステップＳ６００に示すように、制御装置２０は、貯蔵タンク１４に貯蔵するガスの二酸化炭素の濃度を設定する。

【0077】

二酸化炭素供給先１９が、ビニールハウスなどの閉じられた空間内で農作物を育成する農業用設備である場合、予想される天気及び／又は季節に応じて、必要とされる二酸化炭素の量は変化する。例えば、日中に晴天が予想される場合や、農作物の育成に適した季節であれば、農作物の光合成がより活発に行われるので、必要とされる二酸化炭素の量は増加する。一方、悪天候が予想される場合や、農作物の育成に適さない季節であれば、農作物の光合成もそれほど活発に行われないので、必要とされる二酸化炭素の量は減少する。このような、必要とされる二酸化炭素の量の変化に対応するため、制御装置２０は、予想される天気及び／又は季節に応じて、貯蔵タンク１４に貯蔵するガスの二酸化炭素濃度を設定する。

【0078】

ステップＳ６１０では、制御装置２０は、貯蔵モードを開始する。この貯蔵モードにおいては、制御装置２０は、電気化学セル１２ａの作用極と対極との間に、吸着電位も脱離電位も印加しない。第１切替弁１１は、暖房機１９ｂの排気ガスが導入される流路配管と回収器１２内に繋がる流路配管とを連通するように切り替えられる。第１及び第２開閉弁１３、１５はともに開かれる。第３開閉弁１６は閉じられる。送風機１７は、予め定められた一定の回転速度で駆動される。第２切替弁１８は、送風機１７の下流側の流路配管を外部（大気）に連通するように切り替えられる。

【0079】

制御装置２０が、上記のように、第１切替弁１１、第１～第３開閉弁１３、１５、１６、送風機１７、及び第２切替弁１８を制御することにより、貯蔵モードでは、図１３に点線矢印で示すように、送風機１７の駆動により、暖房機１９ｂからの排気ガスが、第１切替弁１１、回収器１２、及び第１開閉弁１３を介して、貯蔵タンク１４内に流入する。これにより、図１３に点線矢印で示すように、貯蔵タンク１４内の二酸化炭素濃度の低いガスが押し出され、第２開閉弁１５、送風機１７、及び第２切替弁１８を介して外部に放出される。その結果、貯蔵タンク１４内の二酸化炭素濃度が上昇する。

【0080】

ステップＳ６２０では、制御装置２０は、貯蔵タンク１４内の二酸化炭素濃度が、ステップＳ６００にて設定された設定濃度に達したか否かを判定する。制御装置２０は、貯蔵タンク１４内の二酸化炭素濃度が、設定濃度に達したと判定すると、ステップＳ６３０に進む。一方、制御装置２０は、設定濃度に達していないと判定すると、設定濃度に到達するまで、ステップＳ６２０の処理を繰り返す。

【0081】

ステップＳ６３０では、制御装置２０は、貯蔵モードを終了する。すなわち、制御装置２０は、第１開閉弁１３及び第２開閉弁１５を閉じて、設定濃度に対応する二酸化炭素濃度のガスを貯蔵タンク１４内に保持する。さらに、制御装置２０は、送風機１７の駆動を停止する。なお、第１及び第２切替弁１１、１８の切替位置は、そのままであっても良いし、所望の位置に切り替えられても良い。

【0082】

次に、貯蔵ガス放出モード処理について、図１４のフローチャートを参照して説明する。貯蔵ガス放出モード処理では、図１４のフローチャートのステップＳ７００にて、制御装置２０は、貯蔵ガス放出モードを開始する。この貯蔵ガス放出モードにおいては、制御装置２０は、電気化学セル１２ａの作用極と対極との間に、吸着電位も脱離電位も印加しない。第１切替弁１１は、大気が導入される流路配管と回収器１２内に繋がる流路配管を連通するように切り替えられる。第１及び第２開閉弁１３、１５はともに開かれる。第３開閉弁１６は閉じられる。送風機１７は、予め定められた一定の回転速度で駆動される。第２切替弁１８は、送風機１７の下流側の流路配管を二酸化炭素供給先１９に連通するように切り替えられる。

【0083】

制御装置２０が、上記のように、第１切替弁１１、第１～第３開閉弁１３、１５、１６、送風機１７、及び第２切替弁１８を制御することにより、貯蔵ガス放出モードでは、図１５に点線矢印で示すように、送風機１７の駆動により、二酸化炭素を含む大気が、第１切替弁１１、回収器１２、及び第１開閉弁１３を介して、貯蔵タンク１４内に流入する。さらに、貯蔵タンク１４内に貯蔵されていた二酸化炭素を多く含むガスが、図１５に点線矢印で示すように、貯蔵タンク１４内から吸い出され、第２開閉弁１５、送風機１７及び第２切替弁１８を介して、二酸化炭素供給先１９に供給される。

【0084】

ステップＳ７１０では、制御装置２０は、二酸化炭素センサ１４ａによって検出された二酸化炭素濃度が、貯蔵タンク１４に貯蔵していたガス（第２のガス）の放出完了を示す濃度（例えば、大気中の二酸化炭素濃度に相当する基準濃度）に達したか、又は、二酸化炭素供給先１９の二酸化炭素濃度が目標上限濃度に達したか否かを判定する。制御装置２０は、ステップＳ７１０において肯定的な判定を行った場合、ステップＳ７２０に進む。一方、制御装置２０は、ステップＳ７１０において否定的な判定を行った場合、肯定的な判定がなされるまで、ステップＳ７１０の処理を繰り返す。

【0085】

ステップＳ７２０では、制御装置２０は、貯蔵ガス放出モードを終了する。具体的には、制御装置２０は、第１開閉弁１３及び第２開閉弁１５を閉じた位置に切り替える。また、制御装置２０は、第３開閉弁１６を閉じた位置から開いた位置に切り替える。なお、通常は、貯蔵ガス放出モードの終了後に、引き続き、二酸化炭素供給モードが実行される。このため、貯蔵ガス放出モードが終了しても、第１切替弁１１は、大気が導入される流路配管を回収器１２内に繋がる流路配管に連通したままであり、送風機１７は継続して駆動され、第２切替弁１８も、送風機１７の下流側の流路配管を二酸化炭素供給先１９に連通したままとされる。

【0086】

上述した実施形態では、貯蔵ガス放出モードの終了後に、二酸化炭素供給モードを実行する例について説明した。しかしながら、二酸化炭素供給モードは、貯蔵ガス放出モードの実行と併せて、より具体的には、貯蔵ガス放出モードの実行と一部重複するように、実行されても良い。この場合、貯蔵ガス放出モードが終了する前に、電気化学セル１２ａに吸着電位を印加する吸着モードを実行して、大気中から二酸化炭素を回収する。この時、二酸化炭素が除去された大気は、貯蔵タンク１４に貯蔵されたガスとともに、二酸化炭素供給先１９に供給される。そして、二酸化炭素の回収後、電気化学セル１２ａに脱離電位を印加する脱離モードを実行して、二酸化炭素を多く含む大気を二酸化炭素供給先１９に供給する。この二酸化炭素供給モードによる二酸化炭素を多く含む大気（第１のガス）の供給は、貯蔵タンク１４に貯蔵されたガスの供給と併せて行い得る。このように、貯蔵ガス放出モードが終了する以前から二酸化炭素供給モードを開始することにより、二酸化炭素供給モードによる二酸化炭素の供給開始時期を早めることができ、目標上限濃度への到達時間の短縮を図ることができる。

【0087】

次に、二酸化炭素供給モードの吸着モード及び脱離モードについて説明する。図１６は、吸着モードの処理の詳細を示すフローチャートである。図１８は、脱離モードの処理の詳細を示すフローチャートである。まず、図１６のフローチャートを参照して、吸着モードについて説明する。

【0088】

ステップＳ８００では、制御装置２０は、吸着学習データに基づいて、吸着モード実行時間を設定する。この際、制御装置２０は、吸着学習データにおける最大吸着時間以下の範囲で吸着モード実行時間を設定する。これにより、例えば、電気化学セル１２ａによって吸着可能な二酸化炭素が既に吸着されているにも係らず、吸着電位の印加を継続するなど、無駄に吸着電位を印加することを防ぐことができ、ランニングコストの低減を図ることができる。

【0089】

ステップＳ８１０では、制御装置２０は、吸着モードを開始する。この吸着モードでは、第１切替弁１１が、大気が導入される流路配管を回収器１２内に繋がる流路配管に連通する。回収器１２の電気化学セル１２ａの作用極と対極との間に、作用極の二酸化炭素吸着材が二酸化炭素を吸着可能となる吸着電位が印加される。二酸化炭素を含む大気が回収器１２内に流入し、二酸化炭素が除去された大気が回収器１２から流出されるように、第３開閉弁１６は開かれ、送風機１７は所定の回転速度で駆動される。第２切替弁１８は、送風機１７の下流側の流路配管を外部に連通する。

【0090】

このような第１切替弁１１、回収器１２の電気化学セル１２ａ、第３開閉弁１６、送風機１７、及び第２切替弁１８などの制御により、吸着モードでは、図１７に点線矢印で示すように、二酸化炭素を含有した大気が、第１切替弁１１を通過して、回収器１２内に進入する。回収器１２内に進入した大気に含まれる二酸化炭素は、複数の電気化学セル１２ａに吸着される。その結果、大気から二酸化炭素が除去される。二酸化炭素が除去された大気は、第３開閉弁１６及び送風機１７を通過し、第２切替弁１８にて外部へ向かう流路配管に導かれ、その流路配管を介して、外部に放出される。

【0091】

ステップＳ８２０では、制御装置２０が、ステップＳ８００で設定された吸着モード実行時間が経過したか否かを判定する。この判定処理において、制御装置２０は、吸着モード実行時間が経過したと判定すると、ステップＳ８３０に進む。一方、制御装置２０は、吸着モード実行時間が経過していないと判定すると、吸着モード実行時間が経過するまで、ステップＳ８２０の判定処理を繰り返し実行する。

【0092】

ステップＳ８３０では、制御装置２０は、吸着モードの終了処理を実行する。具体的には、制御装置２０は、電気化学セル１２ａの作用極と対極との間への吸着電位の印加を終了する。また、制御装置２０は、吸着モード実行時間をカウントするカウンタのカウント値のリセットなども行なう。

【0093】

次に、図１８のフローチャートを参照して、脱離モードについて説明する。図１８のフローチャートに示すように、制御装置２０は、まず、ステップＳ９００において、脱離学習データに基づいて、脱離モード実行時間を設定する。この際、制御装置２０は、脱離学習データにおける最大脱離時間以下の範囲で脱離モード実行時間を設定する。これにより、例えば、電気化学セル１２ａに吸着された二酸化炭素の脱離が実質的に終了しているにも係らず、脱離電位の印加を継続するなど、無駄に脱離電位を印加することを防ぐことができ、ランニングコストの低減を図ることができる。

【0094】

ステップＳ９１０では、制御装置２０は、脱離モードを開始する。この脱離モードでは、第１切替弁１１が、大気が導入される流路配管を回収器１２内に繋がる流路配管に連通する。回収器１２の電気化学セル１２ａの作用極と対極との間に、作用極の二酸化炭素吸着材が吸着した二酸化炭素を脱離可能となる脱離電位が印加される。二酸化炭素を含む大気が回収器１２内に流入し、電気化学セル１２ａから脱離された二酸化炭素とともに回収器１２から流出されるように、第３開閉弁１６は開かれ、送風機１７は所定の回転速度で駆動される。第２切替弁１８は、送風機１７の下流側の流路配管を二酸化炭素供給先１９に連通する。

【0095】

このような第１切替弁１１、回収器１２の電気化学セル１２ａ、第３開閉弁１６、送風機１７、及び第２切替弁１８などの制御により、脱離モードでは、図１９に点線矢印で示すように、二酸化炭素を含有した大気が、第１切替弁１１を通過して、回収器１２内に進入する。回収器１２内に進入した大気は、複数の電気化学セル１２ａから脱離された二酸化炭素と混合され、二酸化炭素を多く含む大気となる。この二酸化炭素を多く含む大気は、第３開閉弁１６及び送風機１７を通過し、第２切替弁１８にて二酸化炭素供給先１９へ向かう流路配管に導かれ、その流路配管を介して、二酸化炭素供給先１９へ供給される。

【0096】

ステップＳ９２０では、制御装置２０が、ステップＳ９００で設定された脱離モード実行時間が経過したか否か、又は二酸化炭素供給先１９の二酸化炭素濃度が目標上限濃度に到達したか否かを判定する。この判定処理において、制御装置２０は、脱離モード実行時間が経過した、又は二酸化炭素供給先１９の二酸化炭素濃度が目標上限濃度に到達したと判定すると、ステップＳ９３０に進む。一方、制御装置２０は、脱離モード実行時間が経過しておらず、及び二酸化炭素供給先１９の二酸化炭素濃度が目標上限濃度に到達していないと判定すると、脱離モード実行時間が経過するまで、もしくは、二酸化炭素供給先１９の二酸化炭素濃度が目標上限濃度に到達するまで、ステップＳ９２０の判定処理を繰り返し実行する。

【0097】

ステップＳ９３０では、制御装置２０は、脱離モードの終了処理を実行する。具体的には、制御装置２０は、電気化学セル１２ａの作用極と対極との間への脱離電位の印加を終了する。また、制御装置２０は、脱離モード実行時間をカウントするカウンタのカウント値のリセットなども行なう。

【0098】

（第２実施形態）
次に、本開示の第２実施形態に係る二酸化炭素供給装置１０について説明する。本実施形態に係る二酸化炭素供給装置１０は、第１実施形態に係る二酸化炭素供給装置１０と同様の構成を有する。従って、構成に関する説明は省略する。

【0099】

上述した第１実施形態に係る二酸化炭素供給装置１０では、制御装置２０が、貯蔵モードにおいて、回収器１２の電気化学セル１２ａに吸着電位も脱離電位も印加せず、暖房機１９ｂからの排気ガスをそのまま通過させて、貯蔵タンク１４に貯蔵した。しかしながら、排気ガスには燃焼時の臭いが残っている可能性があり、そのような排気ガスを二酸化炭素供給先１９へ供給することは好ましくない場合もあり得る。

【0100】

そこで、第２実施形態に係る二酸化炭素供給装置１０は、回収器１２を利用して、暖房機１９ｂの排気ガスから二酸化炭素を回収し、二酸化炭素を回収した排気ガスは、外部に放出する。そして、回収した二酸化炭素を含む大気を貯蔵タンク１４に貯蔵する。これにより、貯蔵タンク１４には、燃焼時の臭いの無い、二酸化炭素を多く含むガス（第２のガス）を貯蔵することが可能になる。

【0101】

本実施形態に係る二酸化炭素供給装置１０の制御装置２０によって実行される、貯蔵モードの詳細な処理が図２０のフローチャートに示される。以下、図２０のフローチャートを参照して、本実施形態における貯蔵モードの処理内容を説明する。

【0102】

最初のステップＳ１０００では、制御装置２０は、貯蔵タンク１４に貯蔵するガスの二酸化炭素の濃度を設定する。このステップＳ１０００における処理は、図１２のフローチャートのステップＳ６００と同様に行われる。

【0103】

ステップＳ１０１０では、制御装置２０は、吸着時間学習データに基づいて、吸着モードの実行時間を設定する。この処理も、図１６のフローチャートのステップＳ８００と同様に行われる。ただし、大気と排気ガスとでは、含有される二酸化炭素の量、すなわち二酸化炭素濃度が異なる。このため、例えば、制御装置２０が、排気ガスを対象として学習モードを実行し、別途、排気ガスを対象とした吸着時間学習データを作成したり、排気ガスと大気との濃度の相違に応じて、大気を対象とした吸着時間学習データを修正したりする必要がある。

【0104】

ステップＳ１０２０では、制御装置２０は吸着モードを開始する。この場合、二酸化炭素供給モードにおける吸着モードとは異なり、制御装置２０は、第１切替弁１１が、排気ガスが導入される流路配管と回収器１２内に繋がる流路配管とを連通するように切り替える。その他は、二酸化炭素供給モードにおける吸着モードと同様である。すなわち、回収器１２の電気化学セル１２ａの作用極と対極との間に、作用極の二酸化炭素吸着材が二酸化炭素を吸着可能となる吸着電位が印加される。排気ガスが回収器１２内に流入し、二酸化炭素が除去された大気が回収器１２から流出されるように、第３開閉弁１６は開かれ、送風機１７は所定の回転速度で駆動される。第１及び第２開閉弁１３、１５は、排気ガスが入り込まないように、また、貯蔵タンク１４に保持されている二酸化炭素を多く含むガスが流出しないように、閉じられる。第２切替弁１８は、送風機１７の下流側の流路配管を外部に連通する。

【0105】

このような第１切替弁１１、回収器１２の電気化学セル１２ａ、第１～第３開閉弁１３、１５、１６、送風機１７、及び第２切替弁１８などの制御により、吸着モードでは、暖房機１９ｂからの排気ガスが、第１切替弁１１を通過して、回収器１２内に進入する。回収器１２内に進入した排気ガスに含まれる二酸化炭素は、複数の電気化学セル１２ａに吸着される。この際、排気ガスには多量の二酸化炭素が含まれているので、吸着モード実行時間は短くて済む。二酸化炭素の吸着によって、排気ガスから二酸化炭素が除去される。二酸化炭素が除去された排気ガスは、第３開閉弁１６及び送風機１７を通過し、第２切替弁１８にて外部へ向かう流路配管に導かれ、その流路配管を介して、外部に放出される。

【0106】

ステップＳ１０３０では、制御装置２０が、ステップＳ１０１０で設定された吸着モード実行時間が経過したか否かを判定する。この判定処理において、制御装置２０は、設定された吸着モード実行時間が経過したと判定すると、ステップＳ１０４０に進む。一方、制御装置２０は、設定された吸着モード実行時間が経過していないと判定すると、設定された吸着モード実行時間が経過するまで、ステップＳ１０３０の判定処理を繰り返し実行する。

【0107】

ステップＳ１０４０では、制御装置２０は、吸着モードの終了処理を実行する。具体的には、制御装置２０は、吸着モードにて回収器１２内に導入されていた排気ガスを回収器１２から排出するため、第１切替弁１１を、大気が導入される流路配管と回収器１２内に繋がる流路配管とを連通する位置に切り替えて、所定時間、回収器１２内に大気を流動させる。その後、制御装置２０は、送風機１７を停止するとともに、第１切替弁１１を、回収器１２内を外部から遮断することが可能な切替位置に切り替える。さらに、制御装置２０は、電気化学セル１２ａの作用極と対極との間への吸着電位の印加を終了する。また、制御装置２０は、吸着モード実行時間をカウントするカウンタのカウント値のリセットなども行なう。

【0108】

ステップＳ１０５０では、制御装置２０は、脱離時間学習データに基づいて、脱離モードの実行時間を設定する。この処理は、図１８のフローチャートのステップＳ９００と同様に行われる。なお、脱離時間学習データについては、電気化学セル１２ａに印加する脱離電位が同じであれば、時間経過に伴う電気化学セル１２ａからの二酸化炭素の脱離量に違いはないため、吸着時間学習データのように、あらためて作成したり、修正したりする必要はない。

【0109】

ステップＳ１０６０では、制御装置２０は、脱離モードを開始する。この場合、二酸化炭素供給モードにおける脱離モードとは異なり、制御装置２０は、第１開閉弁１３を開き、第２及び第３開閉弁１５、１６を閉じる。なお、上述したように、吸着モードの終了処理において、送風機１７は停止され、第１切替弁１１は、回収器１２内を外部から遮断することが可能な切替位置に切り替えられている。送風機１７の停止や、第１切替弁１１の位置の切り替えは、脱離モードの開始処理において実施されても良い。そして、回収器１２の電気化学セル１２ａの作用極と対極との間に、作用極の二酸化炭素吸着材が二酸化炭素を脱離可能となる脱離電位が印加される。

【0110】

これにより、ステップＳ１０６０の脱離モードでは、回収器１２は、貯蔵タンク１４と第１開閉弁１３を介して連通するが、外部との連通が遮断された状態となる。この状態で、電気化学セル１２ａに脱離電位を印加することにより、電気化学セル１２ａから脱離された二酸化炭素は、回収器１２から貯蔵タンク１４へと拡散する。このようにして、貯蔵タンク１４に、二酸化炭素を多く含むガスが貯蔵される。

【0111】

ステップＳ１０７０では、制御装置２０が、ステップＳ１０５０で設定された脱離モード実行時間が経過したか否か、又は貯蔵タンク１４内の二酸化炭素濃度がステップＳ１０００で設定された設定濃度に到達したか否かを判定する。この判定処理において、制御装置２０は、脱離モード実行時間が経過した、又は貯蔵タンク１４内の二酸化炭素濃度が設定濃度に到達したと判定すると、ステップＳ１０８０に進む。一方、制御装置２０は、脱離モード実行時間が経過しておらず、及び貯蔵タンク１４内の二酸化炭素濃度が設定濃度に到達していないと判定すると、脱離モード実行時間が経過するまで、もしくは、貯蔵タンク１４の二酸化炭素濃度が設定濃度に到達するまで、ステップＳ１０７０の判定処理を繰り返し実行する。

【0112】

ステップＳ１０８０では、制御装置２０は、脱離モードの終了処理を実行する。具体的には、制御装置２０は、電気化学セル１２ａの作用極と対極との間への脱離電位の印加を終了する。また、制御装置２０は、第１開閉弁１３を閉じて、貯蔵タンク１４内に貯蔵した二酸化炭素を含むガスを保持する。なお、制御装置２０は、ステップＳ１０７０において、脱離モード実行時間が経過したと判定して、ステップＳ１０８０に進んだ場合、電気化学セル１２ａの脱離電位の印加を終了した後、所定の待機時間が経過した後に、第１開閉弁１３を閉じるようにしても良い。これにより、回収器１２から貯蔵タンク１４への二酸化炭素の拡散を促進することができる。

【0113】

ステップＳ１０９０では、制御装置２０は、貯蔵タンク１４内の二酸化炭素濃度が、設定濃度に達したか否かを判定する。制御装置２０は、貯蔵タンク１４内の二酸化炭素濃度が設定濃度に達したと判定すると、図２０のフローチャートに示す貯蔵モード処理を終了する。一方、制御装置２０は、貯蔵タンク１４内の二酸化炭素濃度が設定濃度に達していないと判定すると、ステップＳ１０１０に戻り、上述した吸着モードと脱離モードとを繰り返す。

【0114】

以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は、上述した実施形態になんら制限されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することができる。

【0115】

例えば、上述した第１及び第２実施形態に係る二酸化炭素供給装置１０は、二酸化炭素供給先１９に暖房機１９ｂが設けられていることを前提とし、暖房機１９ｂから排出される排気ガスを利用して、貯蔵タンク１４に二酸化炭素を多く含むガスを貯蔵するものであった。しかしながら、二酸化炭素供給先１９に暖房機１９ｂ以外に二酸化炭素を多く含むガスを排気する機器が設けられている場合、その設備からの排気ガスを利用して、貯蔵タンク１４に二酸化炭素を多く含むガスを貯蔵しても良い。

【0116】

さらには、二酸化炭素供給先１９が、二酸化炭素を多く含むガスを排出する設備を有していない場合、二酸化炭素供給先１９以外の設備の二酸化炭素を多く含むガスを排気する機器からの排気ガスを利用して、貯蔵タンク１４に二酸化炭素を多く含むガスを貯蔵するようにしても良い。あるいは、二酸化炭素を多く含む排気ガスではなく、大気から二酸化炭素を回収して、その回収した二酸化炭素を用いて、第２実施形態に係る二酸化炭素供給装置１０と同様の手法で、貯蔵タンク１４に二酸化炭素を多く含むガスを貯蔵するようにしても良い。さらに、大気から二酸化炭素を回収して、その回収した二酸化炭素を含むガスを貯蔵タンク１４に貯蔵する手法は、例えば、二酸化炭素供給先１９の暖房機１９ｂや二酸化炭素供給先１９以外の設備の二酸化炭素を多く含むガスを排気する機器が稼働していない場合に、用いられても良い。

【0117】

また、上述した実施形態では、制御装置２０が、二酸化炭素を供給するためのすべての演算処理を行うように構成されていた。しかしながら、制御装置２０の少なくとも一部の処理が、制御装置２０以外の処理装置、例えば制御装置２０と通信可能な外部サーバによって実行されても良い。

【0118】

最後に、この明細書には、以下に列挙する複数の技術的思想と、それらの複数の組み合わせが開示されている。

【0119】

（技術的思想１）
筐体内に配置され、吸着電位の印加により二酸化炭素を吸着し、脱離電位の印加により吸着した二酸化炭素を脱離する電気化学セル（１２ａ）を有し、前記電気化学セルに二酸化炭素を吸着させる吸着モードと、前記電気化学セルから二酸化炭素を脱離させる脱離モードとを交互に実施することにより、前記電気化学セルから脱離された二酸化炭素を含む第１のガスを二酸化炭素供給対象（１９）に供給する二酸化炭素供給装置であって、
少なくとも大気中の二酸化炭素濃度よりも二酸化炭素濃度の高い第２のガスを貯蔵する貯蔵タンク（１４）と、
前記貯蔵タンクへの前記第２のガスの貯蔵を制御する貯蔵制御部（２０）と、
前記電気化学セルから脱離された二酸化炭素を含む前記第１のガスの前記二酸化炭素供給対象への供給を制御するとともに、前記貯蔵タンクに貯蔵されていた前記第２のガスの前記二酸化炭素供給対象への供給を制御する供給制御部（２０）と、を備える二酸化炭素供給装置。

【0120】

（技術的思想２）
前記貯蔵制御部は、前記二酸化炭素供給対象に設けられた、稼働時に二酸化炭素を含む排気ガスを出力する排気ガス出力装置（１９ｂ）からの排気ガスを前記第２のガスとして前記貯蔵タンクに貯蔵する、技術的思想１に記載の二酸化炭素供給装置。

【0121】

（技術的思想３）
前記貯蔵制御部は、前記二酸化炭素供給対象に設けられた、稼働時に二酸化炭素を含む排気ガスを出力する排気ガス出力装置（１９ｂ）からの排気ガスを前記筐体内に導入するとともに、前記吸着モードと前記脱離モードとを交互に実施することにより、前記排気ガスから回収した二酸化炭素を含むガスを前記第２のガスとして前記貯蔵タンクに貯蔵する、技術的思想１に記載の二酸化炭素供給装置。

【0122】

（技術的思想４）
前記貯蔵制御部は、大気ガスを前記筐体内に導入するとともに、前記吸着モードと前記脱離モードとを交互に実施することにより、前記大気ガスから回収した二酸化炭素を含むガスを前記第２のガスとして前記貯蔵タンクに貯蔵する、技術的思想１に記載の二酸化炭素供給装置。

【0123】

（技術的思想５）
前記二酸化炭素供給対象は、閉じられた空間内で農作物を育成する農業用設備であり、
前記貯蔵制御部は、夜間又は悪天候の間に前記貯蔵タンクに前記第２のガスを貯蔵する、技術的思想１乃至４のいずれか１項に記載の二酸化炭素供給装置。

【0124】

（技術的思想６）
前記二酸化炭素供給対象は、閉じられた空間内で農作物を育成する農業用設備であり、
前記貯蔵制御部は、予想される天気及び／又は季節に応じて、前記貯蔵タンクに貯蔵する前記第２のガスの二酸化炭素濃度を変化させる、技術的思想１乃至５のいずれか１項に記載の二酸化炭素供給装置。

【0125】

（技術的思想７）
前記二酸化炭素供給対象は、閉じられた空間内で農作物を育成する農業用設備であり、
前記供給制御部は、日中に、前記二酸化炭素供給対象に対して二酸化炭素を含むガスを供給するものであり、
前記供給制御部が前記二酸化炭素供給対象への二酸化炭素を含むガスの供給を開始する時に、前記供給制御部は、前記貯蔵タンクに貯蔵されていた前記第２のガスを前記二酸化炭素供給対象へ供給する、技術的思想１乃至６のいずれか１項に記載の二酸化炭素供給装置。

【0126】

（技術的思想８）
前記供給制御部は、前記二酸化炭素供給対象の二酸化炭素濃度が目標二酸化炭素濃度に達するか、もしくは、貯蔵タンク内の第２のガスの供給が完了すると、第２のガスの供給を停止する、技術的思想７に記載の二酸化炭素供給装置。

【0127】

（技術的思想９）
前記供給制御部は、前記第２のガスの前記二酸化炭素供給対象への供給に応じて、前記第１のガスの前記二酸化炭素供給対象への供給を開始する、技術的思想７又は８に記載の二酸化炭素供給装置。

【0128】

（技術的思想１０）
前記第１のガスの前記二酸化炭素供給対象への供給は、前記二酸化炭素供給対象における二酸化炭素濃度が目標濃度に達するまで繰り返し実施される、技術的思想９に記載の二酸化炭素供給装置。

【符号の説明】

【0129】

１０：二酸化炭素供給装置、１１：第１切替弁、１２：回収器、１２ａ：電気化学セル、１２ｂ：二酸化炭素センサ、１３：第１開閉弁、１４：貯蔵タンク、１５：第２開閉弁、１６：第３開閉弁、１７：送風機、１８：第２切替弁、１９ａ：二酸化炭素センサ、１９ｂ：暖房機、２０：制御装置

【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】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】