特許 7173088 吸着塔制御装置、ガス分離装置、吸着塔の制御方法、及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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-08

(45)【発行日】2022-11-16

(54)【発明の名称】吸着塔制御装置、ガス分離装置、吸着塔の制御方法、及びコンピュータプログラム

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/04 20060101AFI20221109BHJP

   B01D 53/047 20060101ALI20221109BHJP

   B01D 53/50 20060101ALI20221109BHJP

   B01D 53/81 20060101ALI20221109BHJP

   B01D 53/96 20060101ALI20221109BHJP

【ＦＩ】

B01D53/04 220

B01D53/04 230

B01D53/047

B01D53/50 100

B01D53/81

B01D53/96

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020078860

(22)【出願日】2020-04-28

(65)【公開番号】P2021171727

(43)【公開日】2021-11-01

【審査請求日】2021-07-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(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

(72)【発明者】

【氏名】國富 誠一

(72)【発明者】

【氏名】山本 征治

【審査官】壷内 信吾

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／０７３８６７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００４－２０２３９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０２２９４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ ５３／０２－５３／１２

Ｂ０１Ｄ ５３／３４－５３／７３，５３／７４－５３／８５，５３／９２，５３／９６

Ｃ０１Ｂ ３２／００－３２／９９１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸着塔制御装置であって、
混合ガス中の特定の被吸着ガスを吸着及び脱離することで、前記混合ガスから前記被吸着ガスを分離する吸着塔における、前記被吸着ガスの吸着量を取得する吸着量取得部と、
前記混合ガスの流量及び温度と、前記混合ガスに対する前記被吸着ガスの分圧と、を取得するガス情報取得部と、
前記吸着塔において前記被吸着ガスを吸着する吸着工程と、前記吸着塔から前記被吸着ガスを脱離する脱離工程と、を繰り返し実行させる制御部と、
を備え、
前記制御部は、
次の前記吸着工程において供給される前記混合ガスについての前記流量、前記温度、及び前記分圧の少なくとも一部から、前記脱離工程終了時において前記吸着塔に残存させる前記被吸着ガスの量である目標在庫量を求め、
前記脱離工程において、前記吸着量が前記目標在庫量となるまで、前記吸着塔から前記被吸着ガスを脱離させる、吸着塔制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の吸着塔制御装置であって、
前記制御部は、前記脱離工程において、
前記吸着塔に対するパージガスの供給と、
前記吸着塔を加熱する加熱装置の駆動と、
前記吸着塔の内部を減圧する減圧装置の駆動と、
及びこれら２つ以上の組み合わせと、
のうちのいずれかの手段によって、前記吸着量が前記目標在庫量となるまで、前記吸着塔から前記被吸着ガスを脱離させる、吸着塔制御装置。

【請求項3】

請求項２に記載の吸着塔制御装置であって、
前記制御部は、
一の前記脱離工程において、当該脱離工程の開始時における前記吸着量と、前記目標在庫量との差を求め、
前記差が所定の第１閾値より小さい場合、前記減圧装置の駆動をし、
前記差が前記第１閾値以上である場合、前記減圧装置の駆動と、前記加熱装置の駆動とを行う、吸着塔制御装置。

【請求項4】

請求項２に記載の吸着塔制御装置であって、
前記制御部は、
一の前記脱離工程において、当該脱離工程の開始時における前記吸着量と、前記目標在庫量との差を求め、
前記差が所定の第２閾値より小さい場合、前記パージガスの供給をし、
前記差が前記第２閾値以上、かつ、所定の第３閾値より小さい場合、前記パージガスの供給と、前記減圧装置の駆動とを行い、
前記差が前記第３閾値以上である場合、前記パージガスの供給と、前記減圧装置の駆動と、前記加熱装置の駆動とを行う、吸着塔制御装置。

【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吸着塔制御装置であって、
前記制御部は、さらに、一の前記吸着工程において、
当該吸着工程の開始時における前記吸着量と、当該吸着工程において供給される前記混合ガスについての前記流量、前記温度、及び前記分圧から求めた前記吸着塔の総吸着可能容量と、の差分から、次の前記吸着工程において吸着可能な前記被吸着ガスの吸着可能容量を求め、
前記被吸着ガスの流量を用いて、前記吸着塔における前記被吸着ガスの吸着量が、求めた前記吸着可能容量を超えるまでの時間を求め、
求めた時間によって、前記吸着工程と前記脱離工程とを切り替える、吸着塔制御装置。

【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吸着塔制御装置であって、
前記制御部は、さらに、一の前記脱離工程において、当該脱離工程の終了時における前記吸着量と、当該脱離工程終了時における前記目標在庫量との差分に応じて、次の前記吸着工程において前記吸着塔に供給される前記混合ガスの流量を制御する、吸着塔制御装置。

【請求項7】

請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の吸着塔制御装置であって、
前記制御部は、さらに、一の前記脱離工程において、当該脱離工程の終了時における前記吸着量と、当該脱離工程終了時における前記目標在庫量との差分に応じて、次の前記吸着工程で前記吸着塔を冷却する冷媒の流量を制御する、吸着塔制御装置。

【請求項8】

請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の吸着塔制御装置であって、
前記制御部は、
前記被吸着ガスの吸着後に前記吸着塔から排出された排出ガス中に残存した前記被吸着ガスの濃度である流出濃度を取得し、前記流出濃度を用いて、求めた前記目標在庫量を補正する、吸着塔制御装置。

【請求項9】

請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の吸着塔制御装置であって、
前記吸着量取得部は、
第１吸着塔における前記被吸着ガスの吸着量を取得する第１吸着量取得部と、
前記第１吸着塔とは異なる第２吸着塔における前記被吸着ガスの吸着量を取得する第２吸着量取得部と、を含み、
前記制御部は、
前記第１吸着塔と前記第２吸着塔とに対して、一方に前記吸着工程を実行させて他方に前記脱離工程を実行させる第１サイクルと、一方に前記脱離工程を実行させ他方に前記吸着工程を実行させる第２サイクルと、を繰り返し実行させ、
前記第１吸着塔と前記第２吸着塔とのそれぞれに対して個別に、前記目標在庫量に応じた前記脱離工程の制御を行う、吸着塔制御装置。

【請求項10】

請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の吸着塔制御装置であって、
前記被吸着ガスは二酸化炭素であり、
前記制御部は、前記脱離工程において、
前記吸着塔に対するパージガスとしての水素の供給をし、かつ、
当該水素の供給量を、（前記供給量／前記脱離工程において脱離する前記被吸着ガスの量）が、前記吸着塔の下流に接続された炭化水素合成装置における量論比を超えない範囲とする、吸着塔制御装置。

【請求項11】

ガス分離装置であって、
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の吸着塔制御装置と、
混合ガス中の特定の被吸着ガスを吸着及び脱離することで、前記混合ガスから前記被吸着ガスを分離する吸着塔と、
前記吸着塔に前記混合ガスを供給する混合ガス供給部と、
を備える、ガス分離装置。

【請求項12】

吸着塔の制御方法であって、情報処理装置が、
混合ガス中の特定の被吸着ガスを吸着及び脱離することで、前記混合ガスから前記被吸着ガスを分離する吸着塔における、前記被吸着ガスの吸着量を取得する第１取得工程と、
前記混合ガスの流量及び温度と、前記混合ガスに対する前記被吸着ガスの分圧と、を取得する第２取得工程と、
前記吸着塔において前記被吸着ガスを吸着する吸着工程と、前記吸着塔から前記被吸着ガスを脱離する脱離工程と、を繰り返し実行させる制御工程と、
を備え、
前記制御工程では、
次の前記吸着工程において供給される前記混合ガスについての前記流量、前記温度、及び前記分圧の少なくとも一部から、前記脱離工程終了時において前記吸着塔に残存させる前記被吸着ガスの量である目標在庫量を求め、
前記脱離工程において、前記吸着量が前記目標在庫量となるまで、前記吸着塔から前記被吸着ガスを脱離させる、制御方法。

【請求項13】

コンピュータプログラムであって、情報処理装置に、
混合ガス中の特定の被吸着ガスを吸着及び脱離することで、前記混合ガスから前記被吸着ガスを分離する吸着塔における、前記被吸着ガスの吸着量を取得する第１取得機能と、
前記混合ガスの流量及び温度と、前記混合ガスに対する前記被吸着ガスの分圧と、を取得する第２取得機能と、
前記吸着塔において前記被吸着ガスを吸着する吸着工程と、前記吸着塔から前記被吸着ガスを脱離する脱離工程と、を繰り返し実行させる制御機能と、
を実行させ、
前記制御機能では、
次の前記吸着工程において供給される前記混合ガスについての前記流量、前記温度、及び前記分圧の少なくとも一部から、前記脱離工程終了時において前記吸着塔に残存させる前記被吸着ガスの量である目標在庫量を求め、
前記脱離工程において、前記吸着量が前記目標在庫量となるまで、前記吸着塔から前記被吸着ガスを脱離させる、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、吸着塔を制御する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

燃焼装置の排気ガスから二酸化炭素（ＣＯ₂）を分離して再利用することが知られている。例えば、特許文献１には、吸着材に排気ガス中の二酸化炭素を吸着させた後、吸着材にマイクロ波を照射して、吸着された二酸化炭素を脱離し回収することが記載されている。例えば、特許文献２には、それぞれが吸着材を含む２基の塔を利用して、交互に不純物の吸着および脱離（再生）を行う吸着装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００８－２７３８２１号公報

【文献】特開昭６２－１７６５１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般に、二酸化炭素を分離回収する装置では、吸着材に二酸化炭素を吸着させる吸着工程と、吸着材から二酸化炭素を脱離する脱離工程とが、所定の切替時間で切り替えられつつ、繰り返し実行される。ここで、吸着材の飽和吸着量は、排気ガス中の二酸化炭素濃度の変化に伴って変化する。このため、吸着工程と脱離工程との切替時間を、排気ガスの流量のみから判定することは困難だという課題があった。

【0005】

図１は、二酸化炭素を分離回収する装置の消費電力についての説明図である。図１の縦軸には、装置の消費電力を示す。図１の横軸には、脱離工程の終了時において吸着材に吸着されている二酸化炭素の量（換言すれば、脱離されずに吸着材に残存した二酸化炭素の量）を示す。曲線Ａ１は、装置に導入される排気ガスの流量が全量であり、かつ、排気ガス中の二酸化炭素濃度が５％である場合の、消費電力と、脱離工程終了時の二酸化炭素量との関係を表す。同様に、曲線Ａ２は、排気ガスの流量が全量、かつ、排気ガス中の二酸化炭素濃度が１０％である場合の、消費電力と脱離工程終了時の二酸化炭素量との関係を表す。曲線Ａ３は、排気ガスの流量が１／２量、かつ、排気ガス中の二酸化炭素濃度が１０％である場合の、消費電力と脱離工程終了時の二酸化炭素量との関係を表す。曲線Ａ１～Ａ３から明らかなように、排気ガスの流量と、排気ガス中の二酸化炭素濃度とに応じて、消費電力が最小となる、脱離工程終了時の二酸化炭素量が存在する（曲線Ａ１～Ａ３：点Ｐ１～Ｐ３）。このため、装置に導入される排気ガスの流量や、排気ガス中の二酸化炭素濃度の変化を考慮せずに、脱離工程終了時の二酸化炭素量が一定となるように切替時間を定めるのは、装置のエネルギー効率向上の観点から好ましくないという課題があった。

【0006】

特許文献１に記載の技術では、脱離時間は吸着材の性能等から総合的に決定されるとしており、上述した課題については何ら考慮されていない。また、特許文献２に記載の技術では、２基の塔がそれぞれ一定時間で吸着工程と脱離工程を切り替えており、上述した課題については何ら考慮されていない。なお、このような課題は、燃焼装置の排気ガスから二酸化炭素を分離する場合に限らず、混合ガスから特定の被吸着ガス（例えば、水、窒素酸化物、硫黄酸化物等）を分離する場合に共通する課題であった。

【0007】

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、吸着塔を制御する吸着塔制御装置において、消費電力の低減と、吸着塔における被吸着ガス回収率の向上とを図ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

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。吸着塔制御装置であって、混合ガス中の特定の被吸着ガスを吸着及び脱離することで、前記混合ガスから前記被吸着ガスを分離する吸着塔における、前記被吸着ガスの吸着量を取得する吸着量取得部と、前記混合ガスの流量及び温度と、前記混合ガスに対する前記被吸着ガスの分圧と、を取得するガス情報取得部と、前記吸着塔において前記被吸着ガスを吸着する吸着工程と、前記吸着塔から前記被吸着ガスを脱離する脱離工程と、を繰り返し実行させる制御部と、を備え、前記制御部は、次の前記吸着工程において供給される前記混合ガスについての前記流量、前記温度、及び前記分圧の少なくとも一部から、前記脱離工程終了時において前記吸着塔に残存させる前記被吸着ガスの量である目標在庫量を求め、前記脱離工程において、前記吸着量が前記目標在庫量となるまで、前記吸着塔から前記被吸着ガスを脱離させる、吸着塔制御装置。そのほか、本発明は、以下の形態としても実現可能である。

【0009】

（１）本発明の一形態によれば、吸着塔制御装置が提供される。この吸着塔制御装置は、混合ガス中の特定の被吸着ガスを吸着及び脱離することで、前記混合ガスから前記被吸着ガスを分離する吸着塔における、前記被吸着ガスの吸着量を取得する吸着量取得部と、前記混合ガスの流量及び温度と、前記混合ガスに対する前記被吸着ガスの分圧と、を取得するガス情報取得部と、前記吸着塔において前記被吸着ガスを吸着する吸着工程と、前記吸着塔から前記被吸着ガスを脱離する脱離工程と、を繰り返し実行させる制御部と、を備え、前記制御部は、次の前記吸着工程において供給される前記混合ガスについての前記流量、前記温度、及び前記分圧の少なくとも一部から、前記脱離工程終了時において前記吸着塔に残存することが望ましい前記被吸着ガスの量である目標在庫量を求め、前記脱離工程において、前記吸着量が前記目標在庫量となるまで、前記吸着塔から前記被吸着ガスを脱離させる。

【0010】

この構成によれば、制御部は、次の吸着工程において供給される混合ガスについての流量、温度、及び分圧から、脱離工程終了時において吸着塔に残存することが望ましい被吸着ガスの量である目標在庫量を求める。このため、制御部は、混合ガスの流量及び温度と、混合ガスに対する被吸着ガスの分圧との変化に応じて、目標在庫量を変化させることができる。また、制御部は、脱離工程において、吸着量が当該目標在庫量となるまで、吸着塔から被吸着ガスを脱離させる。このため、制御部は、消費電力の低減と、吸着塔における被吸着ガス回収率の向上とを図ることができる。

【0011】

（２）上記形態の吸着塔制御装置において、前記制御部は、前記脱離工程において、前記吸着塔に対するパージガスの供給と、前記吸着塔を加熱する加熱装置の駆動と、前記吸着塔の内部を減圧する減圧装置の駆動と、及びこれら２つ以上の組み合わせと、のうちのいずれかの手段によって、前記吸着量が前記目標在庫量となるまで、前記吸着塔から前記被吸着ガスを脱離させてもよい。
この構成によれば、制御部は、脱離工程において、吸着塔に対するパージガスの供給と、吸着塔を加熱する加熱装置の駆動と、吸着塔の内部を減圧する減圧装置の駆動と、及びこれら２つ以上の組み合わせと、のうちのいずれかの手段によって、吸着塔から被吸着ガスを脱離させることができる。

【0012】

（３）上記形態の吸着塔制御装置において、前記制御部は、一の前記脱離工程において、当該脱離工程の開始時における前記吸着量と、前記目標在庫量との差を求め、前記差が所定の第１閾値より小さい場合、前記減圧装置の駆動をし、前記差が前記第１閾値以上である場合、前記減圧装置の駆動と、前記加熱装置の駆動とを行ってもよい。
この構成によれば、制御部は、一の脱離工程において、当該脱離工程の開始時における吸着量と、目標在庫量との差を求め、差が所定の第１閾値より小さい場合、減圧装置の駆動のみによって被吸着ガスを脱離することで消費電力をより小さくできる。また、制御部は、差が第１閾値以上である場合、減圧装置の駆動と加熱装置の駆動との組み合わせによって被吸着ガスを脱離することで、被吸着ガス回収率の向上を図ることができる。

【0013】

（４）上記形態の吸着塔制御装置において、前記制御部は、一の前記脱離工程において、当該脱離工程の開始時における前記吸着量と、前記目標在庫量との差を求め、前記差が所定の第２閾値より小さい場合、前記パージガスの供給をし、前記差が前記第２閾値以上、かつ、所定の第３閾値より小さい場合、前記パージガスの供給と、前記減圧装置の駆動とを行い、前記差が前記第３閾値以上である場合、前記パージガスの供給と、前記減圧装置の駆動と、前記加熱装置の駆動とを行ってもよい。
この構成によれば、制御部は、一の脱離工程において、当該脱離工程の開始時における吸着量と、目標在庫量との差を求め、差が所定の第２閾値より小さい場合、パージガスの供給のみによって被吸着ガスを脱離することで消費電力をより小さくできる。また、制御部は、差が第２閾値以上、かつ、所定の第３閾値より小さい場合、パージガスの供給と減圧装置の駆動との組み合わせによって被吸着ガスを脱離することで、被吸着ガス回収率の向上を図ることができる。さらに、制御部は、差が第３閾値以上である場合、パージガスの供給と減圧装置の駆動と加熱装置の駆動との組み合わせによって被吸着ガスを脱離することで、被吸着ガス回収率の更なる向上を図ることができる。

【0014】

（５）上記形態の吸着塔制御装置において、前記制御部は、さらに、一の前記吸着工程において、当該吸着工程の開始時における前記吸着量と、当該吸着工程において供給される前記混合ガスについての前記流量、前記温度、及び前記分圧から求めた前記吸着塔の総吸着可能容量と、の差分から、次の前記吸着工程において吸着可能な前記被吸着ガスの吸着可能容量を求め、前記被吸着ガスの流量を用いて、前記吸着塔における前記被吸着ガスの吸着量が、求めた前記吸着可能容量を超えるまでの時間を求め、求めた時間によって、前記吸着工程と前記脱離工程とを切り替えてもよい。
この構成によれば、制御部は、吸着塔における被吸着ガスの吸着量が、次の吸着工程において吸着可能な被吸着ガスの吸着可能容量を超えるまでの時間を求め、求めた時間によって吸着工程と脱離工程とを切り替える。このため、吸着工程において、吸着塔の吸着可能容量いっぱいまで被吸着ガスを吸着させることができ、被吸着ガス回収率の更なる向上を図ることができると共に、吸着工程における被吸着ガスの漏れを抑制できる。

【0015】

（６）上記形態の吸着塔制御装置において、前記制御部は、さらに、一の前記脱離工程において、当該脱離工程の終了時における前記吸着量と、当該脱離工程終了時における前記目標在庫量との差分に応じて、前記次の吸着工程において前記吸着塔に供給される前記混合ガスの流量を制御してもよい。
この構成によれば、制御部は、一の脱離工程において、当該脱離工程の終了時における吸着量と、当該脱離工程終了時における目標在庫量との差分に応じて、次の吸着工程において吸着塔に供給される混合ガスの流量を制御する。このため制御部は、例えば、差分が大きければ大きいほど、混合ガスの流量の調整幅を大きくすることによって、被吸着ガスの漏れを抑制できる。

【0016】

（７）上記形態の吸着塔制御装置において、前記制御部は、さらに、一の前記脱離工程において、当該脱離工程の終了時における前記吸着量と、当該脱離工程終了時における前記目標在庫量との差分に応じて、前記次の吸着工程で前記吸着塔を冷却する冷媒の流量を制御してもよい。
この構成によれば、制御部は、一の脱離工程において、当該脱離工程の終了時における吸着量と、当該脱離工程終了時における目標在庫量との差分に応じて、次の吸着工程で吸着塔を冷却する冷媒の流量を制御する。このため制御部は、例えば、差分が大きければ大きいほど、冷媒の流量を多くすることによって吸着塔の冷却能力を増大させることで、被吸着ガス回収率の更なる向上を図ることができる。

【0017】

（８）上記形態の吸着塔制御装置において、前記制御部は、前記被吸着ガスの吸着後に前記吸着塔から排出された排出ガス中に残存した前記被吸着ガスの濃度である流出濃度を取得し、前記流出濃度を用いて、求めた前記目標在庫量を補正してもよい。
一般に、吸着塔内の吸着材が劣化するにつれ、吸着塔からの排出ガス中に残存する被吸着ガスの濃度（流出濃度）は増加する。この構成によれば、制御部は、流出濃度を用いて目標在庫量を補正するため、吸着材の劣化度合いを目標在庫量に反映できる。

【0018】

（９）上記形態の吸着塔制御装置において、前記吸着量取得部は、第１吸着塔における前記被吸着ガスの吸着量を取得する第１吸着量取得部と、前記第１吸着塔とは異なる第２吸着塔における前記被吸着ガスの吸着量を取得する第２吸着量取得部と、を含み、前記制御部は、前記第１吸着塔と前記第２吸着塔とに対して、一方に前記吸着工程を実行させて他方に前記脱離工程を実行させる第１サイクルと、一方に前記脱離工程を実行させ他方に前記吸着工程を実行させる第２サイクルと、を繰り返し実行させ、前記第１吸着塔と前記第２吸着塔とのそれぞれに対して個別に、前記目標在庫量に応じた前記脱離工程の制御を行ってもよい。
この構成によれば、制御部は、第１吸着塔と第２吸着塔（複数の吸着塔）を有する構成においても、消費電力の低減と、各吸着塔における被吸着ガス回収率の向上とを図ることができる。

【0019】

（１０）上記形態の吸着塔制御装置において、前記被吸着ガスは二酸化炭素であり、前記制御部は、前記脱離工程において、前記吸着塔に対する前記パージガスとしての水素の供給をし、かつ、当該水素の供給量を、（前記供給量／前記脱離工程において脱離する前記被吸着ガスの量）が、前記吸着塔の下流に接続された炭化水素合成装置における量論比を超えない範囲としてもよい。
この構成によれば、脱離工程において、パージガスとして水素を供給することにより、二酸化炭素と水素との混合ガスを得ることができる。また、制御部は、水素の供給量を、（供給量／脱離工程において脱離する被吸着ガスの量）が、吸着塔の下流に接続された炭化水素合成装置における量論比を超えない範囲とするため、得られる混合ガスの成分を安定化できる。

【0020】

（１１）本発明の一形態によれば、ガス分離装が提供される。このガス分離装は、上記形態の吸着塔制御装置と、混合ガス中の特定の被吸着ガスを吸着及び脱離することで、前記混合ガスから前記被吸着ガスを分離する吸着塔と、前記吸着塔に前記混合ガスを供給する混合ガス供給部と、を備える。
この構成によれば、吸着塔制御装置と、吸着塔と、混合ガス供給部とを備えるガス分離装置において、消費電力の低減と、吸着塔における被吸着ガス回収率の向上とを図ることができる。

【0021】

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、吸着塔を制御する吸着塔制御装置、吸着塔の制御方法、吸着塔を制御するためのコンピュータプログラム、吸着塔制御装置を含むガス分離装置、炭化水素製造システム、メタン製造システム、これら装置やシステムを制御する方法、これら装置や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、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】

【0022】

【図1】二酸化炭素を分離回収する装置の消費電力についての説明図である。

【図2】第１実施形態のガス分離装置の構成を例示した説明図である。

【図3】切替処理の手順の一例を示すフローチャートである。

【図4】工程の遷移に伴う二酸化炭素吸着量の経時的変化を表す図である。

【図5】第２実施形態のガス分離装置の構成を例示した説明図である。

【図6】第３実施形態の切替処理の手順の一例を示すフローチャートである。

【図7】第４実施形態のガス分離装置の構成を例示した説明図である。

【図8】第４実施形態の切替処理の手順の一例を示すフローチャートである。

【図9】第５実施形態のガス分離装置の構成を例示した説明図である。

【図10】第５実施形態の切替処理の手順の一例を示すフローチャートである。

【図11】工程の遷移に伴う二酸化炭素吸着量の経時的変化を表す図である。

【図12】第６実施形態の切替処理の手順の一例を示すフローチャートである。

【図13】工程の遷移に伴う二酸化炭素吸着量の経時的変化を表す図である。

【図14】第７実施形態のガス分離装置の構成を例示した説明図である。

【図15】判定マップの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

＜第１実施形態＞
図２は、第１実施形態のガス分離装置１の構成を例示した説明図である。ガス分離装置１は、混合ガス中の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分離する装置である。本実施形態では、被吸着ガスとして二酸化炭素（ＣＯ₂）を例示する。しかし、被吸着ガスは、例えば、水（Ｈ₂Ｏ）、窒素酸化物（ＮＯ_X）、硫黄酸化物（ＳＯ_X）等であってもよい。ガス分離装置１は、吸着塔制御装置１０と、吸着塔２０と、混合ガス供給部４０と、真空ポンプ５０と、パージガス供給部６０と、加熱装置７０とを備える（図２：一点鎖線）。また、ガス分離装置１の下流には、炭化水素合成装置２００が接続されている。

【0024】

吸着塔２０は、混合ガス中の特定の被吸着ガス（本実施形態では二酸化炭素）を吸着、及び、脱離することで、混合ガスから被吸着ガスを分離するための反応器である。吸着塔２０は、二酸化炭素を吸着する吸着材を含んでいる。吸着材としては、ゼオライト、多孔体にアミンを担持させた個体吸収材等が利用できる。

【0025】

混合ガス供給部４０は、吸着塔２０に対して、被吸着ガスとしての二酸化炭素を含む混合ガスを供給する。混合ガス供給部４０は、混合ガスを貯蔵したガスタンクであってもよいし、二酸化炭素を含む燃焼排ガス（すなわち混合ガス）を排出する燃焼装置であってもよい。混合ガス供給部４０は、流路４２を介して吸着塔２０に接続されている。流路４２には、バルブ４１と、上流計測部３０とが設けられている。バルブ４１は、流路４２を開閉することで、混合ガス供給部４０から吸着塔２０に対して供給される混合ガスの流量を調整する開閉弁である。

【0026】

上流計測部３０は、混合ガス供給部４０と吸着塔２０を接続する流路４２に設けられており、流路４２を流れる混合ガスの状態を取得する。上流計測部３０は、ガス分析計３１と、流量計３２と、圧力計３３と、熱電対３４を有する。ガス分析計３１は、混合ガスに含まれる各成分と、その濃度を測定する。流量計３２は、混合ガスの流量を測定する。圧力計３３は、混合ガスの圧力を測定する。熱電対３４は、混合ガスの温度を測定する。

【0027】

真空ポンプ５０は、稼動されることにより吸着塔２０の内部圧力を低下させる（内部を減圧する）。真空ポンプ５０の下流側には、炭化水素合成装置２００が接続されている。真空ポンプ５０の上流側は、流路５２を介して吸着塔２０に接続されている。流路５２には、下流計測部３５が設けられている。なお、真空ポンプ５０は「減圧装置」に相当する。

【0028】

下流計測部３５は、吸着塔２０と真空ポンプ５０とを接続する流路５２に設けられており、吸着塔２０の状態と、流路５２を流れる製品ガスの状態を取得する。下流計測部３５は、熱電対３６と、圧力計３７と、流量計３８と、ガス分析計３９を有する。熱電対３６は、吸着塔２０の吸着材の温度を測定する。なお、熱電対３６は、製品ガスの温度を測定して、これを吸着塔２０の吸着材の温度とみなしてもよい。圧力計３７は、製品ガスの圧力を測定する。流量計３８は、製品ガスの流量を測定する。ガス分析計３９は、製品ガスに含まれる各成分と、その濃度を測定する。

【0029】

炭化水素合成装置２００は、ガス分離装置１から供給された製品ガス（ＣＯ₂とＨ₂との混合ガス）から、メタン（ＣＨ₄）や、メタノール（ＣＨ₃ＯＨ）等の炭化水素を合成する装置である。

【0030】

パージガス供給部６０は、吸着塔２０に対して、パージガスとしての水素（Ｈ₂）ガスを供給する。パージガス供給部６０は、水素ガスを貯蔵したガスタンクであってもよいし、水等から水素を生成する水素生成装置であってもよい。パージガス供給部６０は、流路６２を介して吸着塔２０に接続されている。流路６２には、バルブ６１が設けられている。バルブ６１は、流路６２を開閉することで、パージガス供給部６０から吸着塔２０に対して供給される水素ガスの流量を調整する開閉弁である。

【0031】

加熱装置７０は、吸着塔２０を加熱するための装置である。加熱装置７０は、例えば、ヒータであってもよく、吸着塔２０に熱媒（流体）を循環させる装置であってもよい。

【0032】

吸着塔制御装置１０は、バスにより相互に接続されたＣＰＵと、記憶部と、ＲＯＭ／ＲＡＭと、通信部と、入出力部とを備える情報処理装置である。吸着塔制御装置１０は、吸着塔２０における吸着工程と、脱離工程とを制御する。ここで「吸着工程」とは、吸着塔２０の吸着材に被吸着ガス（二酸化炭素）を吸着させる工程を意味し、「脱離工程」とは、吸着塔２０の吸着材に吸着された被吸着ガス（二酸化炭素）を脱離させる工程を意味する。なお、脱離工程は、吸着材から二酸化炭素を脱離（除去）して再利用できる状態とするため「再生工程」とも呼ばれる。

【0033】

吸着塔制御装置１０は、制御部１１と、吸着量取得部１２と、ガス情報取得部１３と、閾値記憶部１５と、関係式記憶部１６とを備える。制御部１１は、吸着量取得部１２及びガス情報取得部１３と協働して、後述する切替処理を実行する。切替処理において、制御部１１は、上述したバルブ４１、バルブ６１、真空ポンプ５０、及び加熱装置７０を制御することで、吸着塔２０において、吸着工程と脱離工程とを繰り返し実行させる。

【0034】

吸着量取得部１２は、吸着塔２０における被吸着ガス（二酸化炭素）の吸着量を取得する処理部である。具体的には、吸着量取得部１２は、熱電対３６から取得した吸着材の温度と、圧力計３７から取得した製品ガスの圧力と、流量計３８から取得した製品ガスの流量と、ガス分析計３９から取得した製品ガス中の二酸化炭素の濃度と、を用いて、予め準備された関係式やマップ等を用いて、吸着塔２０における二酸化炭素の吸着量を求める。

【0035】

ガス情報取得部１３は、吸着塔２０に供給される混合ガスの情報を取得する処理部である。本実施形態では、混合ガスの情報として、次の情報ａ１～ａ３を用いる。
（ａ１）混合ガスの流量
（ａ２）混合ガスの温度
（ａ３）混合ガスに対する被吸着ガス（二酸化炭素）の分圧
具体的には、ガス情報取得部１３は、（ａ１）混合ガスの流量として、流量計３２から取得した混合ガスの流量を用いる。ガス情報取得部１３は、（ａ２）混合ガスの温度として、熱電対３４から取得した混合ガスの温度を用いる。ガス情報取得部１３は、（ａ３）二酸化炭素の分圧として、圧力計３３から取得した混合ガスの圧力と、ガス分析計３１から取得した混合ガス中の二酸化炭素の濃度と、を乗じた値（全圧×二酸化炭素濃度）を用いる。

【0036】

閾値記憶部１５には、後述する切替処理において使用される閾値が予め記憶されている。関係式記憶部１６には、後述する切替処理において使用される関係式が予め記憶されている。関係式記憶部１６には、少なくとも「吸着量の関係式」と、「目標在庫量の関係式」とが含まれる。「吸着量の関係式」は、吸着量取得部１２において用いられる関係式であり、吸着塔２０の吸着材の温度、製品ガスの圧力、流量、二酸化炭素濃度の少なくとも一部を入力とし、吸着塔２０における二酸化炭素の吸着量を出力とする。吸着量の関係式は、予め実験等により求められて、関係式記憶部１６に記憶されている。

【0037】

「目標在庫量の関係式」の「目標在庫量」とは、脱離工程の終了時において、吸着塔２０の吸着材に残存することが望ましい被吸着ガス（二酸化炭素）の量を意味する。図１で説明した通り、混合ガス（排気ガス）の流量と、混合ガス中の二酸化炭素濃度とに応じて、消費電力が最小となる、脱離工程終了時の二酸化炭素量が存在する。目標在庫量の関係式は、このような関係を汎用化した式であり、本実施形態の例では、上述した情報ａ１～ａ３の全てを入力とし、吸着塔２０の消費電力（またはガス分離装置１の消費電力）が最低となる目標在庫量を出力とする。目標在庫量の関係式は、予め実験等により求められて、関係式記憶部１６に記憶されている。

【0038】

なお、吸着量の関係式、及び目標在庫量の関係式は、所定の入力と当該入力に対する出力とが予め関連付けられたマップ、データベース、機械学習モデル等の態様であってもよい。例えば、目標在庫量の関係式は、上述した情報ａ１～ａ３の少なくとも一部（例えば、情報ａ１と情報ａ３、情報ａ２と情報ａ３等）を入力としてもよい。例えば、目標在庫量の関係式は、上述した情報ａ１～ａ３とは異なる、他の入力を含んでもよい。なお、閾値記憶部１５及び関係式記憶部１６の内容は、吸着塔制御装置１０の使用者（管理者）によって変更可能であってもよい。

【0039】

図３は、切替処理の手順の一例を示すフローチャートである。切替処理は、吸着塔制御装置１０の起動を契機に開始され、吸着塔制御装置１０が動作している間は、繰り返し実行される。切替処理は、制御部１１、吸着量取得部１２、及びガス情報取得部１３が協働して実行する。

【0040】

まず、ステップＳ１０において制御部１１は、吸着塔２０に吸着工程を実行させる。具体的には、制御部１１は、バルブ４１を開状態として、混合ガス供給部４０から吸着塔２０に対して混合ガスを供給する。混合ガス中の二酸化炭素は、吸着塔２０の吸着材に吸着され、他のガスは、流路８２を介して、吸着塔２０の下流側へと排出される（図２：排出ガス）。

【0041】

ステップＳ１２において制御部１１は、吸着工程を終了して、脱離工程を開始するか否かを判定する。この判定は、吸着工程の終了条件が満たされたか否かにより実施できる。吸着工程の終了条件は任意に定めることが可能であり、例えば、一定時間が経過したこと、排出ガス中の二酸化炭素濃度が所定値を超えたこと、等を終了条件とできる。なお、終了条件として排出ガス中の二酸化炭素濃度を用いる場合、流路８２にセンサを設けてもよい。脱離工程を開始しない場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、制御部１１は、処理をステップＳ１０に遷移させ、吸着工程を継続する。脱離工程を開始する場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、制御部１１は、処理をステップＳ１４に遷移させる。

【0042】

ステップＳ１４において制御部１１は、目標在庫量を算出する。具体的には、制御部１１は、次の吸着工程において供給される混合ガスについての、情報ａ１～ａ３（流量、温度、二酸化炭素分圧）をそれぞれ、関係式記憶部１６に記憶されている目標在庫量の関係式に入力することで、目標在庫量を算出する。ここで、制御部１１は、直前の吸着工程で供給された混合ガスについて取得された情報ａ１～ａ３をガス情報取得部１３から取得し、次の吸着工程において供給される混合ガスについての情報ａ１～ａ３として扱ってもよい。また、制御部１１は、過去の吸着工程で供給された混合ガスについて取得された情報ａ１～ａ３の統計値（例えば平均値）をそれぞれ求め、これらの統計値を、次の吸着工程において供給される混合ガスについての情報ａ１～ａ３として扱ってもよい。

【0043】

ステップＳ２０において制御部１１は、吸着塔２０に脱離工程を実行させる。具体的には、制御部１１は、次の手段ｂ１～ｂ３を単独で、あるいは任意の２つ以上を組み合わせて用いることで、吸着塔２０の吸着材から被吸着ガス（二酸化炭素）を脱離する。
（ｂ１）バルブ６１を開状態として、吸着塔２０に対してパージガスとしての水素ガスを供給する
（ｂ２）加熱装置７０を駆動して、吸着塔２０の吸着材温度を昇温する
（ｂ３）真空ポンプ５０を駆動して、吸着塔２０の内部を減圧する

【0044】

なお、制御部１１は、手段ｂ１のパージガス供給の際に、吸着塔２０内に流通する水素の量を、炭化水素合成装置２００における量論比を超えない範囲とすることが好ましい。具体的には、制御部１１は、（手段ｂ１での水素Ｈ₂の供給量／脱離工程において脱離する二酸化炭素ＣＯ₂量）が、炭化水素合成装置２００における量論比を超えない範囲とすることが好ましい。ここで、「脱離工程において脱離する二酸化炭素ＣＯ₂量」は、（脱離工程開始時に吸着量取得部１２から取得した二酸化炭素の吸着量－ステップＳ１４で求めた目標在庫量）で算出できる。なお、炭化水素合成装置２００における量論比は、炭化水素合成装置２００でメタンを合成する場合、Ｈ₂／ＣＯ₂＝４である。このようにすれば、脱離工程でパージガスとしての水素を供給することで、二酸化炭素と水素との混合ガスを製品ガスとして得ることができる。また、制御部１１は、水素の供給量を上記のように制御するため、得られる製品ガス（混合ガス）の成分を安定化できる。

【0045】

ステップＳ２２において制御部１１は、吸着量取得部１２から、吸着塔２０における被吸着ガス（二酸化炭素）の吸着量を取得する。ステップＳ２６において制御部１１は、ステップＳ２２で取得した吸着量が、ステップＳ１４で求めた目標在庫量以下となったか否かを判定する。吸着量が目標在庫量より大きい場合（ステップＳ２６：ＮＯ）、制御部１１は処理をステップＳ２０に遷移させ、ステップＳ２０，Ｓ２２，Ｓ２６を繰り返し実行する。吸着量が目標在庫量以下となった場合（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、制御部１１は処理をステップＳ１０に遷移させ、吸着塔２０を脱離工程から吸着工程へと切り替える。

【0046】

図４は、工程の遷移に伴う二酸化炭素吸着量の経時的変化を表す図である。図４の上段には、吸着塔２０において実行される工程を図示し、図４の下段には、吸着塔２０における二酸化炭素吸着量と時間とのグラフを図示する。吸着工程では、吸着塔２０における二酸化炭素吸着量が時間経過に伴って増大する。脱離工程では、吸着塔２０における二酸化炭素吸着量が時間経過に伴って減少する。図３で説明した通り、吸着塔制御装置１０（制御部１１）は、吸着塔２０における二酸化炭素吸着量が、目標在庫量となるまで脱離工程を継続する。このため、図示のように、吸着塔２０における二酸化炭素吸着量が目標在庫量となった点を基点として、工程が切り替わる。当該脱離工程における回収ガス量ｘは、（脱離工程開始時の二酸化炭素吸着量－目標在庫量）となる。

【0047】

以上のように、第１実施形態の吸着塔制御装置１０によれば、制御部１１は、次の吸着工程において供給される混合ガスについての流量、温度、及び分圧から、脱離工程終了時において吸着塔２０に残存することが望ましい被吸着ガス（二酸化炭素）の量である目標在庫量を求める（図３：ステップＳ１４）。このため、制御部１１は、混合ガスの流量及び温度と、混合ガスに対する二酸化炭素の分圧との変化に応じて、目標在庫量を変化させることができる。また、制御部１１は、脱離工程において、吸着量が当該目標在庫量となるまで、吸着塔２０から二酸化炭素を脱離させる（図３：ステップＳ２６、図４）。このため、制御部１１は、消費電力の低減と、吸着塔２０における二酸化炭素回収率の向上とを図ることができる。

【0048】

また、第１実施形態の吸着塔制御装置１０によれば、制御部１１は、脱離工程において、（手段ｂ１）吸着塔２０に対するパージガスの供給と、（手段ｂ２）吸着塔２０を加熱する加熱装置７０の駆動と、（手段ｂ３）吸着塔２０の内部を減圧する真空ポンプ５０（減圧装置）の駆動と、及びこれら２つ以上の組み合わせと、のうちのいずれかの手段によって、吸着塔２０から被吸着ガス（二酸化炭素）を脱離させることができる。

【0049】

＜第２実施形態＞
図５は、第２実施形態のガス分離装置１ａの構成を例示した説明図である。第２実施形態のガス分離装置１ａは、第１実施形態の構成において、吸着塔制御装置１０に代えて吸着塔制御装置１０ａを、上流計測部３０に代えて稼働計画３０ａを、混合ガス供給部４０に代えて燃焼装置４０ａを、下流計測部３５に代えて下流計測部３５ａを、それぞれ備える。下流計測部３５ａは、第１実施形態で説明した流量計３８とガス分析計３９とを含む。さらに、ガス分離装置１ａの下流には、炭化水素合成装置２００が接続されておらず、ガス分離装置１ａは、炭化水素合成装置２００に代えてガスタンク５１を備えている。ガスタンク５１は、製品ガスを蓄積保存するためのタンクである。

【0050】

吸着塔制御装置１０ａは、吸着量取得部１２に代えて吸着量取得部１２ａを、ガス情報取得部１３に代えてガス情報取得部１３ａを備える。吸着塔制御装置１０ａでは、制御部１１による切替処理の手順は図３と同様であり、切替処理での情報ａ１～ａ３の取得方法と、吸着塔２０における二酸化炭素の吸着量の取得方法とが、第１実施形態とは相違する。

【0051】

吸着量取得部１２ａは、（吸着工程で流入する二酸化炭素量－吸着工程中に流出する二酸化炭素量－脱離工程で回収される二酸化炭素量）の積算値を、吸着塔２０における二酸化炭素の吸着量とする。ここで、「吸着工程で流入する二酸化炭素量」は、ガス情報取得部１３ａにより取得された情報ａ１と情報ａ３から算出できる。「吸着工程中に流出する二酸化炭素量」は、流路８２を介して排出される吸着塔２０の排出ガス（図５：排出ガス）中の二酸化炭素量を、図示しないセンサ等で計測して取得できる。「脱離工程で回収される二酸化炭素量」は、流量計３８から取得した製品ガスの流量と、ガス分析計３９から取得した製品ガス中の二酸化炭素の濃度と、を乗じた値（流量×二酸化炭素濃度）とできる。また、「積算値」とは、吸着工程と脱離工程との一組を１サイクルとし、ガス分離装置１ａの稼働開始後（１サイクル目）から、現在（ｎサイクル目）までの各値を積算することを意味する。この場合、サイクル毎の計算誤差が吸着量取得部１２ａの求める「吸着塔２０における二酸化炭素の吸着量」に蓄積される。このため、吸着量取得部１２ａは、計算誤差をリセット（初期化）する処理を行ってもよい。例えば、吸着量取得部１２ａは、吸着塔２０の洗浄（加熱装置７０による加熱処理や、真空ポンプ５０による減圧処理で、吸着塔２０内の二酸化炭素吸着量を０にする処理）が行われたさ際に、計算誤差をリセットできる。

【0052】

ガス情報取得部１３ａは、（ａ１）混合ガスの流量として、燃焼装置４０ａの稼働計画３０ａから予測した混合ガスの流量を用いる。ガス情報取得部１３ａは、（ａ２）混合ガスの温度として、燃焼装置４０ａの稼働計画３０ａから予測した混合ガスの温度を用いる。ガス情報取得部１３ａは、（ａ３）二酸化炭素の分圧として、燃焼装置４０ａの稼働計画３０ａから予測した二酸化炭素の分圧を用いる。

【0053】

このように、ガス分離装置１ａの構成は種々の変更が可能であり、ガス分離装置１ａは、混合ガス供給部４０に代えて燃焼装置４０ａを備えてもよい。また、ガス分離装置１ａは、炭化水素合成装置２００を備えず、ガスタンク５１に製品ガスが蓄積される構成であってもよい。さらに、吸着量取得部１２ａは、下流計測部３５を用いずに、二酸化炭素の吸着量を求めてもよい。さらに、ガス情報取得部１３ａは、上流計測部３０に代えて燃焼装置４０ａの稼働計画３０ａから、情報ａ１～ａ３を求めてもよい。さらに、ガス分離装置１ａは、パージガス供給部６０と、加熱装置７０と、真空ポンプ５０とのうちの少なくとも一部を備えなくてもよい。例えば、パージガス供給部６０を備えない場合、ガス分離装置１ａから得られる製品ガスは、二酸化炭素ガスとなる。このような第２実施形態のガス分離装置１ａにおいても、上述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

【0054】

＜第３実施形態＞
図６は、第３実施形態の切替処理の手順の一例を示すフローチャートである。第３実施形態のガス分離装置１は、第１実施形態の構成において、吸着塔制御装置１０に代えて吸着塔制御装置１０ｂを備える。吸着塔制御装置１０ｂの制御部１１ｂは、図６に示す切替処理を実行する。以降、第１実施形態と異なる処理についてのみ説明する。

【0055】

目標在庫量の算出後（ステップＳ１４）、ステップＳ３０において制御部１１ｂは、吸着量取得部１２から、吸着塔２０における被吸着ガス（二酸化炭素）の吸着量を取得する。ステップＳ３２において制御部１１ｂは、ステップＳ３０で取得した吸着量から、ステップＳ１４で算出した目標在庫量を減じた差を求める。そして制御部１１ｂは、求めた差が第１閾値より小さいか否かを判定する。ここで、ステップＳ３０～Ｓ２６のループの初回に実行される「ステップＳ３０で取得した吸着量」は、脱離工程の開始時における吸着量と同義である。また、第１閾値は、予め実験等により定められ、閾値記憶部１５に記憶されている。

【0056】

差が第１閾値より小さい場合（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、制御部１１ｂは、処理をステップＳ３４に遷移させ、手段ｂ３の真空ポンプ５０の駆動によって、吸着塔２０から被吸着ガス（二酸化炭素）を脱離する。一方、差が第１閾値以上である場合、制御部１１ｂは、処理をステップＳ３６に遷移させ、手段ｂ３の真空ポンプ５０の駆動と、手段ｂ２の加熱装置７０の駆動とを組み合わせることによって、吸着塔２０から被吸着ガス（二酸化炭素）を脱離する。なお、ステップＳ３４及びＳ３６では、手段ｂ１のパージガスの供給を行ってもよいし、行わなくてもよい。

【0057】

その後、制御部１１ｂは、ステップＳ２２の吸着量の取得と、ステップＳ２６の脱離工程の終了判定とを行う。詳細は第１実施形態（図３）と同じである。吸着量が目標在庫量より大きい場合（ステップＳ２６：ＮＯ）、制御部１１ｂは処理をステップＳ２２に遷移させ、吸着塔２０における被吸着ガス（二酸化炭素）の吸着量の監視を継続する。吸着量が目標在庫量以下となった場合（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、制御部１１ｂは処理をステップＳ１０に遷移させ、吸着塔２０を脱離工程から吸着工程へと切り替える。

【0058】

このように、制御部１１ｂにおける切替処理の内容は種々の変更が可能であり、制御部１１ｂは、脱離工程で実行される手段を、脱離工程開始時における被吸着ガス（二酸化炭素）の吸着量と、目標在庫量との差に応じて決定してもよい。このような第３実施形態の吸着塔制御装置１０ｂにおいても、上述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。また、第３実施形態の吸着塔制御装置１０ｂによれば、制御部１１ｂは、一の脱離工程において、当該脱離工程の開始時における吸着量と、目標在庫量との差を求め（図６：ステップＳ３２）、差が所定の第１閾値より小さい場合、真空ポンプ５０（減圧装置）の駆動のみによって二酸化炭素を脱離することで消費電力をより小さくできる。また、制御部１１ｂは、差が第１閾値以上である場合、真空ポンプ５０の駆動と加熱装置７０の駆動との組み合わせによって二酸化炭素を脱離することで、二酸化炭素回収率の向上を図ることができる。

【0059】

なお、第３実施形態では、図６のステップＳ３２～Ｓ３６に代えて、次のステップＳ３２ｂ～Ｓ３５ｂを実行してもよい。
・ステップＳ３２ｂ：制御部１１ｂは、ステップＳ３０で取得した吸着量から、ステップＳ１４で算出した目標在庫量を減じた差と、第２閾値及び第３閾値と、の大小関係を判定する。第２閾値及び第３閾値は、第１閾値と同様に、予め実験等により定められ、閾値記憶部１５に記憶されている。
・ステップＳ３３ｂ：差が第２閾値より小さい場合、手段ｂ１のパージガスの供給によって、吸着塔２０から二酸化炭素を脱離する。
・ステップＳ３４ｂ：差が第２閾値以上、かつ、第３閾値より小さい場合、手段ｂ１のパージガスの供給と、手段ｂ３の真空ポンプ５０の駆動とによって、吸着塔２０から二酸化炭素を脱離する。
・ステップＳ３５ｂ：差が第３閾値以上である場合、手段ｂ１のパージガスの供給と、手段ｂ２の加熱装置７０の駆動と、手段ｂ３の真空ポンプ５０の駆動とによって、吸着塔２０から二酸化炭素を脱離する。

【0060】

このように、制御部１１ｂは、複数の閾値を用いて、脱離工程で実行される手段を決定してもよい。このような第３実施形態の吸着塔制御装置１０ｂにおいても、上述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。また、第３実施形態のステップＳ３２ｂ～Ｓ３５ｂによれば、制御部１１ｂは、一の脱離工程において、当該脱離工程の開始時における吸着量と、目標在庫量との差を求め、差が所定の第２閾値より小さい場合、パージガスの供給のみによって被吸着ガス（二酸化炭素）を脱離することで消費電力をより小さくできる。また、制御部１１ｂは、差が第２閾値以上、かつ、所定の第３閾値より小さい場合、パージガスの供給と真空ポンプ５０（減圧装置）の駆動との組み合わせによって二酸化炭素を脱離することで、二酸化炭素回収率の向上を図ることができる。さらに、制御部１１ｂは、差が第３閾値以上である場合、パージガスの供給と真空ポンプ５０の駆動と加熱装置７０の駆動との組み合わせによって二酸化炭素を脱離することで、二酸化炭素回収率の更なる向上を図ることができる。

【0061】

＜第４実施形態＞
図７は、第４実施形態のガス分離装置１ｃの構成を例示した説明図である。第４実施形態のガス分離装置１ｃは、第１実施形態の構成において、さらに吸着塔２１を備え、吸着塔制御装置１０に代えて吸着塔制御装置１０ｃを備えている。

【0062】

吸着塔２１は、吸着塔２０と同様の構成を有する反応器である。なお、吸着塔２０と吸着塔２１とは、異なる構成（例えば体格が異なるもの）であってもよい。吸着塔２１には、吸着塔２０と同様に、混合ガス供給部４０からの流路４２と、パージガス供給部６０からの流路６２と、真空ポンプ５０への流路５２と、排出ガスへの流路８２と、がそれぞれ接続されている。また、加熱装置７０は、吸着塔２０及び吸着塔２１の両方を加熱可能に接続されている。熱電対３６は、吸着塔２０の温度と、吸着塔２１の温度とをそれぞれ取得可能に接続されている。ガス分離装置１ｃでは、吸着塔２０と吸着塔２１とに対して、一方（吸着塔２０）に吸着工程を実行させて、他方（吸着塔２１）に脱離工程を実行させる第１サイクルと、一方（吸着塔２０）に脱離工程を実行させて、他方（吸着塔２１）に吸着工程を実行させる第２サイクルと、を繰り返し実行させる。換言すれば、ガス分離装置１ｃでは、第１サイクル→第２サイクル→第１サイクルといった順で第１，２サイクルが繰り返される。なお、吸着塔２０は「第１吸着塔」に相当し、吸着塔２１は「第２吸着塔」に相当する。

【0063】

図８は、第４実施形態の切替処理の手順の一例を示すフローチャートである。吸着塔制御装置１０ｃは、制御部１１に代えて制御部１１ｃを備える。制御部１１ｃは、図８に示す切替処理を実行する。なお、図８及び以降の説明では、吸着工程を実行する吸着塔を「吸着塔」とも呼び、脱離工程を実行する吸着塔を「脱離塔」とも呼ぶ。

【0064】

まず、ステップＳ１０ｃにおいて制御部１１ｃは、一方の塔（吸着塔、例えば吸着塔２０）に吸着工程を実行させる。詳細は図３のステップＳ１０と同様である。次に、ステップＳ１４ｃ～Ｓ２６ｃにおいて制御部１１ｃは、他方の塔（脱離塔、例えば吸着塔２１）に脱離工程を実行させる。具体的には、ステップＳ１４ｃにおいて制御部１１ｃは、脱離塔の目標在庫量を算出する。詳細は図３のステップＳ１４と同様である。ステップＳ２０ｃにおいて制御部１１ｃは、脱離塔から二酸化炭素を脱離する。詳細は図３のステップＳ２０と同様である。ステップＳ２２ｃにおいて制御部１１ｃは、脱離塔における二酸化炭素の吸着量を取得する。詳細は図３のステップＳ２２と同様である。ステップＳ２６ｃにおいて制御部１１ｃは、脱離塔における二酸化炭素の吸着量が、目標在庫量以下となったか否かを判定する。詳細は図３のステップＳ２６と同様である。

【0065】

脱離塔における吸着量が目標在庫量より大きい場合（ステップＳ２６ｃ：ＮＯ）、制御部１１ｃは処理をステップＳ２０ｃに遷移させる。一方、脱離塔における吸着量が目標在庫量以下となった場合（ステップＳ２６ｃ：ＹＥＳ）、制御部１１ｃは処理をステップＳ４０に遷移させる。ステップＳ４０において制御部１１ｃは、吸着塔と脱離塔とを入れ替える。換言すれば、第１サイクルから、第２サイクルへと移行させて、入れ替え後の各塔に対して、上述したステップＳ１０ｃ～Ｓ２６ｃを繰り返し実行する。なお、第１吸着塔（吸着塔２０）が脱離塔として動作している際、吸着量取得部１２は「第１吸着量取得部」として機能する。また、第２吸着塔（吸着塔２１）が脱離塔として動作している際、吸着量取得部１２は「第２吸着量取得部」として機能する。

【0066】

このように、ガス分離装置１ｃの構成は種々の変更が可能であり、複数の吸着塔２０，２１を備え、第１サイクルと第２サイクルとを繰り返し実行することで、絶え間なく混合ガスから被吸着ガス（二酸化炭素）を脱離可能な構成を採用してもよい。このような第４実施形態のガス分離装置１ｃにおいても、上述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。また、第４実施形態では、制御部１１ｃは、第１吸着塔（吸着塔２０）と第２吸着塔（吸着塔２１）とのそれぞれに対して個別に、目標在庫量に応じた脱離工程の制御を行う（図８）。このため、制御部１１ｃは、第１吸着塔（吸着塔２０）と第２吸着塔（吸着塔２１）を有する構成においても、消費電力の低減と、各吸着塔２０，２１における二酸化炭素回収率の向上とを図ることができる。

【0067】

＜第５実施形態＞
図９は、第５実施形態のガス分離装置１ｄの構成を例示した説明図である。図１０は、第５実施形態の切替処理の手順の一例を示すフローチャートである。第５実施形態のガス分離装置１ｄでは、吸着塔２０，２１の切替時間を可変制御する。第５実施形態のガス分離装置１ｄは、第４実施形態の構成において、吸着塔制御装置１０ｃに代えて吸着塔制御装置１０ｄを備えている。吸着塔制御装置１０ｄは、制御部１１ｃに代えて制御部１１ｄを備える。制御部１１ｄは、図１０に示す切替処理を実行する。

【0068】

まず、ステップＳ５０において制御部１１ｄは、各吸着塔２０，２１について、実行させる工程を決定する。例えば、１サイクル目では、吸着塔２０に吸着工程を実行させて、吸着塔２１に脱離工程を実行させる。

【0069】

ステップＳ５２において制御部１１ｄは、吸着塔の総吸着可能容量Ｑｓを算出する。「総吸着可能容量Ｑｓ」とは、ステップＳ５０で決定された吸着塔が、現在、吸着することができる被吸着ガス（二酸化炭素）の総量である。制御部１１ｄは、総吸着可能容量Ｑｓを、ガス情報取得部１３により取得された情報ａ１～ａ３（流量、温度、二酸化炭素分圧）を用いて、予め準備された関係式やマップ等を用いて求める。総吸着可能容量Ｑｓを求める関係式は、予め実験等により求められ、関係式記憶部１６に記憶されている。なお、情報ａ１～ａ３は、第２実施形態で説明したように、稼働計画３０ａからの推定値であってもよい。

【0070】

ステップＳ５４において制御部１１ｄは、吸着塔の吸着時間Ｔａを算出する。「吸着時間Ｔａ」とは、ステップＳ５０で決定された吸着塔に吸着工程を実行させる時間であり、吸着塔における被吸着ガス（二酸化炭素）の吸着量が、当該吸着塔における二酸化炭素の吸着可能容量を超えるまでの時間である。具体的には、制御部１１ｄは、次の式（１）を用いて、吸着時間Ｔａを算出する。
Ｔａ＝（Ｑｓ－Ｑｎ）／被吸着ガスの流量 ・・・（１）
ここで、Ｑｓは、ステップＳ５２で算出した総吸着可能容量Ｑｓである。Ｑｎは、ステップＳ５０で決定された吸着塔の、吸着工程の開始時における被吸着ガス（二酸化炭素）の吸着量である。Ｑｎには、吸着量取得部１２より取得された最新の値を用いることができる。すなわち、（Ｑｓ－Ｑｎ）は、次の吸着工程において吸着塔に吸着可能な二酸化炭素の吸着可能容量を表す。また、「被吸着ガスの流量」は、ガス情報取得部１３により取得された情報ａ１と情報ａ３（流量、二酸化炭素分圧）を用いて算出できる。

【0071】

ステップＳ５６において制御部１１ｄは、ステップＳ５０で決定された脱離塔についての、目標在庫量Ｑｔを算出する。詳細は図３のステップＳ１４と同様である。

【0072】

ステップＳ６０において制御部１１ｄは、ステップＳ５０で決定された吸着塔に吸着工程を開始させる。詳細は図３のステップＳ１０と同様である。また、制御部１１ｄは、工程継続時間Ｔのカウントを開始する。

【0073】

ステップＳ６２において制御部１１ｄは、吸着時間内であるか否か、換言すれば、工程継続時間Ｔが吸着時間Ｔａより小さいか否かを判定する（Ｔ＜Ｔａ）。吸着時間内でない場合（ステップＳ６２：ＮＯ）、制御部１１ｄは処理をステップＳ５０に遷移させ、吸着塔と脱離塔との入れ替えをした後、図１０の処理を継続する。吸着時間内である場合（ステップＳ６２：ＹＥＳ）、制御部１１ｄは処理をステップＳ６４に遷移させる。

【0074】

ステップＳ６４において制御部１１ｄは、ステップＳ５０で決定された脱離塔に脱離工程を開始させる。詳細は図３のステップＳ２０と同様である。ここで、制御部１１ｄは、第３実施形態と同様に、（脱離塔における二酸化炭素の吸着量－目標在庫量）の差に応じて、手段ｂ１～手段ｂ３を組み合わせて実行してもよい。例えば、制御部１１ｄは、差が小さい場合、手段ｂ１のパージガスの供給のみを行い、差が中程度である場合、手段ｂ１のパージガスの供給と手段ｂ３の真空ポンプ５０の駆動とを行い、差が大きい場合、手段ｂ１のパージガスの供給と手段ｂ３の真空ポンプ５０の駆動と手段ｂ２の加熱装置７０の駆動とを行ってもよい。そうすれば、消費電力を抑えつつ、吸着塔の吸着時間Ｔａ以内に二酸化炭素の脱離を終えることができる。

【0075】

ステップＳ６６において制御部１１ｄは、吸着量取得部１２から、脱離塔における被吸着ガス（二酸化炭素）の吸着量Ｑを取得する。ステップＳ６８において制御部１１ｄは、ステップＳ６６で取得した吸着量Ｑが、ステップＳ５６で求めた目標在庫量Ｑｔ以下となったか否かを判定する。吸着量Ｑが目標在庫量Ｑｔより大きい場合（ステップＳ６８：ＮＯ）、制御部１１ｄは処理をステップＳ６２に遷移させ、ステップＳ６２～Ｓ６８を繰り返し実行する。吸着量Ｑが目標在庫量Ｑｔ以下となった場合（ステップＳ６８：ＹＥＳ）、制御部１１ｄは処理をステップＳ７０に遷移させる。

【0076】

ステップＳ７２において制御部１１ｄは、吸着時間内であるか否か、換言すれば、工程継続時間Ｔが吸着時間Ｔａより小さいか否かを判定する（Ｔ＜Ｔａ）。吸着時間内でない場合（ステップＳ７２：ＮＯ）、制御部１１ｄは処理をステップＳ５０に遷移させ、吸着塔と脱離塔との入れ替えをした後、図１０の処理を継続する。吸着時間内である場合（ステップＳ７２：ＹＥＳ）、制御部１１ｄは処理をステップＳ７２に遷移させ、吸着時間Ｔａの経過を待機する。

【0077】

図１１は、工程の遷移に伴う二酸化炭素吸着量の経時的変化を表す図である。図１１の上段には、第１吸着塔（例えば吸着塔２０）と第２吸着塔（例えば吸着塔２１）とにおいてそれぞれ実行される工程を図示する。図１１の下段には、第１吸着塔と第２吸着塔とにおける二酸化炭素吸着量と時間とのグラフを図示する。なお、図１１では、図示の便宜上第１吸着塔を「第１塔」と表し、第２吸着塔を「第２塔」と表す。図１１の下段に示すように、第２吸着塔が吸着工程である場合に、当該吸着工程Ａにおける吸着可能容量Ｑａは、（第２吸着塔の総吸着可能容量Ｑｓ－前回の脱離工程における目標在庫量Ｑｔ）となる。このとき、脱離工程の第１吸着塔は、第２吸着塔の吸着時間Ｔａ内に、第１吸着塔の吸着量を脱離工程における目標在庫量まで到達させることが好ましい。

【0078】

このように、ガス分離装置１ｄの構成は種々の変更が可能であり、吸着時間Ｔａを用いて吸着塔２０，２１の切替時間を可変制御してもよい。このような第５実施形態のガス分離装置１ｄにおいても、上述した第１及び第４実施形態と同様の効果を奏することができる。また、第５実施形態では、制御部１１ｄは、吸着塔における被吸着ガス（二酸化炭素）の吸着量が、次の吸着工程において吸着可能な被吸着ガスの吸着可能容量Ｑａを超えるまでの時間Ｔａを求め、求めた時間Ｔａによって、吸着工程と脱離工程とを切り替える（図１０：ステップＳ５４、図１１）。このため、吸着工程において、吸着塔の吸着可能容量Ｑａいっぱいまで二酸化炭素を吸着させることができ、二酸化炭素回収率の更なる向上を図ることができると共に、吸着工程における二酸化炭素の漏れを抑制できる。

【0079】

＜第６実施形態＞
図１２は、第６実施形態の切替処理の手順の一例を示すフローチャートである。第６実施形態のガス分離装置１ｅでは、吸着塔２０，２１の切替時間は一定である一方、吸着工程を実行する塔へと供給される混合ガスの流量を制御する。第６実施形態のガス分離装置１ｅは、第４実施形態の構成において、吸着塔制御装置１０ｃに代えて吸着塔制御装置１０ｅを備えている。吸着塔制御装置１０ｅは、制御部１１ｃに代えて制御部１１ｅを備える。制御部１１ｅは、図１２に示す切替処理を実行する。

【0080】

図１２の切替処理は、ステップＳ５４に代えてステップＳ８０を備える点と、ステップＳ６０に代えてステップＳ６０ｅを備える点と、ステップＳ６８とステップＳ７２との間にステップＳ７０を備える点と、を除いて、図１０（第５実施形態）と同様である。以降、図１０とは異なる部分についてのみ説明する。

【0081】

ステップＳ８０において制御部１１ｅは、混合ガス供給部４０から吸着工程を実行する吸着塔へと供給される、混合ガスの流量を算出する。具体的には、制御部１１ｅは、次の式（２）を用いて、混合ガスの流量を算出する。なお、Ｑｓ，Ｑｎ，Ｔａの各値は、図１０のステップＳ５４と同様である。
混合ガス流量＝被吸着ガスの流量／被吸着ガスの濃度 ・・・（２）
ここで、被吸着ガスの流量は、図１０のステップＳ５４と同様のＱｓ，Ｑｎ，Ｔａを用いて、（Ｑｓ－Ｑｎ）／Ｔａにより算出できる。

【0082】

ステップＳ６０ｅにおいて制御部１１ｅは、ステップＳ５０で決定された吸着塔に吸着工程を開始させる。具体的には、制御部１１ｅは、バルブ４１を開状態として、混合ガス供給部４０から吸着塔に対して混合ガスを供給する。この際、制御部１１ｅは、バルブ４１の開度を調整する、または、流路４２に設けられたマスフローコントローラを用いる等の手段によって、混合ガスの流量をステップＳ８０で求めた流量とする。

【0083】

ステップＳ７０において制御部１１ｅは、脱離塔の駆動を停止させる。その後、ステップＳ７２において制御部１１ｅは、脱離塔の駆動を停止させた状態で、吸着時間Ｔａが経過するまで待機する。

【0084】

図１３は、工程の遷移に伴う二酸化炭素吸着量の経時的変化を表す図である。図１３の上段には、第１吸着塔（例えば吸着塔２０）と第２吸着塔（例えば吸着塔２１）とにおいてそれぞれ実行される工程を図示する。図１３の下段には、第１吸着塔における二酸化炭素吸着量と時間とのグラフを図示する。なお、図１３では、図示の便宜上第１吸着塔を「第１塔」と表し、第２吸着塔を「第２塔」と表す。

【0085】

ここで、第１吸着塔が吸着工程であり、第２吸着塔が脱離工程である工程Ｂに着目する。このとき、第１吸着塔において、工程Ｂ（吸着工程）の直前の脱離工程の終了時における吸着量Ｑと、当該脱離工程の終了時における目標在庫量Ｑｔと、の差分ΔＢが大きい場合、破線で示す予定通りの流量で混合ガスを供給すると、実際には、一点鎖線で示すように、混合ガス中の二酸化炭素量が吸着塔の総吸着可能容量Ｑｓを超過してしまう。超過した二酸化炭素は、排出ガス中に漏れ出てしまうため好ましくない。この点、本実施形態の吸着塔制御装置１０ｅは、図１２のステップＳ８０において、吸着塔へ供給する混合ガスの流量を補正するため、図１３において実線で示すように、二酸化炭素の漏れを抑制できる。また、本実施形態の吸着塔制御装置１０ｅは、図１２のステップＳ７０において、脱離塔の駆動を停止させた状態で吸着時間Ｔａが経過するまで待機する。

【0086】

このように、ガス分離装置１ｅの構成は種々の変更が可能であり、脱離工程の終了時における吸着量Ｑと、当該脱離工程の終了時における目標在庫量Ｑｔと、の差分ΔＢを用いて、混合ガスの流量を可変制御してもよい。このような第６実施形態のガス分離装置１ｅにおいても、上述した第１及び第４実施形態と同様の効果を奏することができる。また、第６実施形態では、制御部１１ｅは、一の脱離工程において、当該脱離工程の終了時における吸着量Ｑと、当該脱離工程終了時における目標在庫量Ｑｔとの差分に応じて、次の吸着工程において吸着塔に供給される混合ガスの流量を制御する。このため制御部１１ｅは、例えば、差分が大きければ大きいほど、混合ガスの流量の調整幅を大きくすることによって、二酸化炭素の漏れを抑制できる。

【0087】

なお、第６実施形態のガス分離装置１ｅには、さらに、吸着塔２０，２１を冷却する冷却装置を備えてもよい。冷却装置は、吸着塔２０，２１に冷媒（流体）を循環させることで、吸着塔２０，２１を冷却する。この場合、制御部１１ｅは、差分ΔＢに応じて、混合ガスの流量に代えて、または、混合ガスの流量と共に、冷媒の流量を多くすることによって、吸着塔２０，２１の冷却能力を増大させてもよい。このようにすれば、二酸化炭素回収率の更なる向上を図ることができる。

【0088】

＜第７実施形態＞
図１４は、第７実施形態のガス分離装置１ｆの構成を例示した説明図である。第７実施形態のガス分離装置１ｆは、第１実施形態の構成において、吸着塔制御装置１０に代えて吸着塔制御装置１０ｆを備え、さらに、流路８２に配置されたガス分析計８３を備えている。ガス分析計８３は、二酸化炭素の吸着後に吸着塔２０から排出される排出ガス中の、二酸化炭素濃度を測定する。吸着塔制御装置１０ｆは、制御部１１に代えて制御部１１ｆを備え、さらに、判定マップ１７を備える。

【0089】

図１５は、判定マップ１７の一例を示す図である。判定マップは、吸着工程終了時の被吸着ガス（二酸化炭素）の吸着量に対する、排出ガス中の被吸着ガス（二酸化炭素）流出濃度の判定曲線ＳＪ（図１５：実線）を含んでいる。図１５には、比較のために、混合ガスの流量を大きくした際の曲線（破線）も図示している。ここで、「排出ガス中の二酸化炭素流出濃度」は、吸着塔２０による二酸化炭素の吸着後に、流路８２を介して排出された排出ガス中に残存した二酸化炭素の濃度であり、ガス分析計８３により測定された値を用いることができる。判定マップ１７は、混合ガスの情報ａ１～ａ３（流量、温度、二酸化炭素分圧）の組み合わせについて１つが準備されていてもよく、情報ａ１～ａ３（流量、温度、二酸化炭素分圧）のそれぞれについて、異なる判定マップ１７が準備されていてもよい。

【0090】

図３で説明した切替処理において、制御部１１ｆは、吸着工程の終了後（すなわち、ステップＳ１０からステップＳ１２へと処理を遷移させる際）、吸着工程終了時の吸着塔２０の二酸化炭素吸着量と、ガス分析計８３により測定された排出ガス中の二酸化炭素濃度とを取得し、判定マップ１７と照合する。照合結果が、判定曲線ＳＪの右下側に位置する場合、制御部１１ｆは、吸着塔２０内の吸着材の劣化度合いが小さいと判定し、ステップＳ１４で求めた目標在庫量の補正をしない。一方、照合結果が、判定曲線ＳＪの左上側に位置する場合、制御部１１ｆは、吸着塔２０内の吸着材の劣化度合いが大きいと判定し、ステップＳ１４で求めた目標在庫量を小さな値へと補正する。補正幅は、一律であってもよいし、判定曲線ＳＪとプロット点との距離に応じて決定してもよい。例えば、図１５の例において、制御部１１ｆは、時刻Ｔ１～Ｔ５のプロット点では目標在庫量を補正せず、時刻Ｔ６のプロット点では目標在庫量を補正する。

【0091】

このように、ガス分離装置１ｆの構成は種々の変更が可能であり、判定マップ１７を用いて目標在庫量の補正をしてもよい。このような第７実施形態のガス分離装置１ｆにおいても、上述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。また、一般に、吸着塔２０内の吸着材が劣化するにつれ、吸着塔２０からの排出ガス中に残存する被吸着ガス（二酸化炭素）の濃度（流出濃度）は増加する。この構成によれば、制御部１１ｆは、流出濃度を用いて目標在庫量を補正するため、吸着塔２０の吸着材の劣化度合いを目標在庫量に反映できる。

【0092】

＜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。また、上記実施形態において、ハードウェアによって実現されるとした構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されるとした構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。

【0093】

［変形例１］
上記実施形態では、ガス分離装置、及び吸着塔制御装置の構成の一例を示した。しかし、ガス分離装置、及び吸着塔制御装置の構成は種々の変形が可能である。例えば、吸着塔は、吸着工程と脱離工程とを繰り返し実行するとした。しかし、吸着塔は、吸着工程、予熱工程、脱離工程、及び冷却工程を繰り返し実行してもよい。この場合、３つ以上の吸着塔を備え、各塔において異なる工程が順次実行されてもよい。

【0094】

［変形例２］
上記実施形態では、切替処理の一例を示した。しかし、切替処理の手順は種々の変更が可能であり、各ステップにおける処理内容の追加／省略／変更をしてもよく、ステップの実行順序を変更してもよい。

【0095】

［変形例３］
上記第１～７実施形態のガス分離装置及び吸着塔制御装置の構成、及び上記変形例１，２のガス分離装置及び吸着塔制御装置の構成は、適宜組み合わせてもよい。例えば、第３～第７実施形態で説明したいずれかの切替処理を行う構成において、第２実施形態で説明した吸着量取得部１２ａ、ガス情報取得部１３ａ、燃焼装置４０ａ、ガスタンク５１のうちの少なくとも一部を採用してもよい。例えば、第５実施形態で説明した吸着時間Ｔａの可変制御を、第２，３実施形態の構成において採用してもよい。例えば、第６実施形態で説明した混合ガスの流量制御を、第２，３実施形態の構成において採用してもよい。例えば、第７実施形態で説明した目標在庫量の補正を、第２～６実施形態の構成において採用してもよい。

【0096】

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】

【0097】

１，１ａ～１ｆ…ガス分離装置
１０，１０ａ～１０ｆ…吸着塔制御装置
１１，１１ｂ～１１ｆ…制御部
１２，１２ａ…吸着量取得部
１３，１３ａ…ガス情報取得部
１５…閾値記憶部
１６…関係式記憶部
１７…判定マップ
２０，２１…吸着塔
３０…上流計測部
３０ａ…稼働計画
３１…ガス分析計
３２…流量計
３３…圧力計
３４…熱電対
３５…下流計測部
３６…熱電対
３７…圧力計
３８…流量計
３９…ガス分析計
４０…混合ガス供給部
４０ａ…燃焼装置
４１…バルブ
４２…流路
５０…真空ポンプ
５１…ガスタンク
５２…流路
６０…パージガス供給部
６１…バルブ
６２…流路
７０…加熱装置
８２…流路
８３…ガス分析計
２００…炭化水素合成装置

【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】