JP2023161482A - 二酸化炭素回収システム - Google Patents

Abstract

【課題】吸着電位の印加時間を適切に制御可能な二酸化炭素回収システムを提供すること。【解決手段】記憶部は、目標二酸化炭素吸着量と、目標二酸化炭素吸着量を得るための吸着時間とが関連付けられた第１マップと第２マップとが記憶されている。第１マップと第２マップは、減少した目標二酸化炭素吸着量に関連付けられた吸着時間が異なる。制御装置１７は、センサを介した検出結果である回収量に相関する相関値を目標二酸化炭素吸着量として、第１マップ又は第２マップから吸着時間を取得するものである。制御装置１７は、ステップＳ５００、Ｓ５１０で、回収量が吸着量保持領域内である場合は現在の使用マップを保持する。また、制御装置１７は、ステップＳ５００、Ｓ５２０で、回収量が吸着量保持領域外である場合は使用マップを切り替える。【選択図】図１４

Description

本開示は、二酸化炭素を含有する混合ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収システムに関する。

特許文献１には、電気化学反応によって、二酸化炭素を含有する混合ガスから二酸化炭素を分離するガス分離システムが提案されている。このガス分離システムでは、二酸化炭素を含む混合ガスが、電気化学セルが配置された筐体内に導入される。電気化学セルの負極に電子を向かわせる充電モードにおいて、負極に設けられた電気活性材料が還元される。このため、負極における電気活性材料と二酸化炭素との結合が生じて、混合ガスから二酸化炭素が分離される。一方、充電モード中の電子流とは逆方向に電子流を生じさせる放電モードにおいて、負極における電気活性材料が酸化される。これにより、負極の電気活性材料から二酸化炭素が放出される。

特表２０１８－５３３４７０号公報

ところで、電気化学セルを用いた二酸化炭素回収システムにおいては、電気化学セルに二酸化炭素を吸着させるために、電気化学セルに対して吸着電位を印加する。また、二酸化炭素回収システムでは、吸着時のエネルギーロスを低減するために、電気化学セルが吸着可能な吸着量を目標吸着量として、目標吸着量を得るための吸着電位の印加時間を適切に制御することが望まれている。

この吸着電位の印加時間は、目標吸着量と、それに対応する吸着電位の印加時間とが関連付けられたマップデータを用いることが考えられる。また、目標吸着量は、直接的に把握することが困難なため、二酸化炭素の回収量から推定することが考えられる。しかしながら、マップデータを用いる二酸化炭素回収システムでは、電気化学セルの吸着特性が不確実であるため、吸着電位の印加時間を適切に制御できない可能性もある。

本開示は、上記した点に鑑みてなされたものであり、吸着電位の印加時間を適切に制御可能な二酸化炭素回収システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本開示による二酸化炭素回収システムは、
電気化学反応によって、二酸化炭素を含有する混合ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収システムであって、
回収した二酸化炭素を蓄えるための二酸化炭素回収タンク（１６）と、
二酸化炭素を吸着可能な吸着材を含む作用極と、作用極と対をなす対極とを有する電気化学セルと、電気化学セルを収容する筐体とを有する回収器（１２）と、
回収器から二酸化炭素回収タンクへと回収される二酸化炭素の回収量を検出するためのセンサ（１５）と、
二酸化炭素の吸着が行われる吸着モードの実行時において、吸着材が二酸化炭素を吸着するように、吸着材が吸着可能な二酸化炭素の吸着量である目標吸着量に対応する吸着時間の間だけ作用極と対極との間に第１の電位を印加するか、二酸化炭素の回収が行われる回収モードの実行時において、吸着材が吸着した二酸化炭素を脱離するように、回収量に対応する回収時間の間だけ作用極と対極との間に第２の電位を印加するかを制御する制御装置（１７）と、
目標吸着量と、目標吸着量を得るための吸着時間とが関連付けられた複数の吸着量変化データが記憶された記憶部（１８）と、を備え、
複数の吸着量変化データは、変化した目標吸着量に関連付けられた吸着時間が異なるものであり、
制御装置は、センサを介した検出結果である回収量に相関する相関値を目標吸着量として、吸着量変化データから吸着時間を取得するものであり、回収量に応じて、複数の吸着量変化データから吸着時間を取得するための使用データを選択する、ことを特徴とする。

本開示による二酸化炭素回収システムによれば、目標吸着量と、目標吸着量を得るための吸着時間とが関連付けられた複数の吸着量変化データが記憶部に記憶されている。この複数の吸着量変化データは、目標吸着量に関連付けられた吸着時間が異なる。そして、二酸化炭素回収システムは、センサを介した検出結果である回収量に応じて、複数の吸着量変化データから吸着時間を取得するための使用データを選択する。よって、二酸化炭素回収システムは、吸着電位（第１の電位）の印加時間である吸着時間を適切に制御可能となる。

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。

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および添付図面から明らかになる。

実施形態に係る、二酸化炭素回収システムの構成を示す図である。 二酸化炭素回収のための一連の制御シーケンスを実行するための制御装置における処理を示すフローチャートである。 図２のフローチャートに示す処理が実施されたときの、各部の動作を示すタイムチャートである。 一連の制御シーケンスに含まれる、吸着モード、掃気モード、および脱離・回収モードについて説明するための説明図である。 吸着量変化マップデータの一例示す図である。 回収量変化マップデータの一例示す図である。 図６のVII部分の拡大図である。 吸着量変化マップデータを作成するマップ作成処理を示すフローチャートである。 電気化学セルの最大吸着量および最大吸着量時間の推定方法の一例を説明するための説明図である。 目標二酸化炭素吸着量の設定処理を示すフローチャートである。 変形例に係る、二酸化炭素回収システムの構成を示す図である。 変形例に係る、二酸化炭素回収システムの制御シーケンスを示すタイムチャートである。 第２実施形態に係る、吸着時間更新処理を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る、自己学習処理を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る、第１マップと第２マップを図である。 第２実施形態に係る、制御装置における処理を示すタイムチャートである。

以下、本開示の実施形態に係る二酸化炭素回収システムが、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、同一符号が付されている。本実施形態に係る二酸化炭素回収システムは、二酸化炭素を含有する混合ガス（例えば、大気ガス）から二酸化炭素を回収するものである。二酸化炭素が除去された混合ガスは外部（大気）に排出される。図１は、本実施形態に係る二酸化炭素回収システム１０の構成を示している。

図１に示す二酸化炭素回収システム１０は、流路開閉弁１１、回収器１２、ポンプ１３、流路切替弁１４、センサ１５、ＣＯ_２回収タンク１６、制御装置１７、送風機１９を備えている。

流路開閉弁１１は、制御装置１７によって開閉状態が制御される。流路開閉弁１１が開かれると、外部（大気）と回収器１２内とを連通する流路配管を介して、二酸化炭素を含有した混合ガスが回収器１２内に導入可能となる。一方、流路開閉弁１１が閉じられると、外部と回収器１２内とを連通する流路配管が遮断され、回収器１２は外部から密閉される。

送風機１９は、流路開閉弁１１が開かれているときに制御装置１７によって駆動されて、外部と回収器１２内とを連通する流路配管を介して、二酸化炭素を含有した混合ガスを回収器１２内に送り込む。ただし、送風機１９は省略されても良い。あるいは、送風機１９の役割を、ポンプ１３が兼ねても良い。すなわち、流路開閉弁１１が開かれているときに、ポンプ１３を駆動して、上記の流路配管を介して、二酸化炭素を含有する混合ガスが外部から回収器１２内に引き込まれても良い。

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を備える。電気化学セルは、電気化学反応によって、二酸化炭素を吸着して、混合ガスから二酸化炭素を分離したり、吸着した二酸化炭素を脱離して、ポンプ１３により、脱離した二酸化炭素をＣＯ_２回収タンク１６に蓄積させたりすることが可能なものである。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混合ガスを回収器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混合ガスや、電気化学セルから脱離された二酸化炭素を排出するための排出口である。上記した外部と回収器１２内とを連通する流路配管が導入口に接続され、ポンプ１３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。

回収器１２の筐体内部には、複数の電気化学セルが積層して配置されている。複数の電気化学セルの積層方向は、混合ガス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の間に設けられた隙間は、混合ガスが流れるガス流路となる。

各電気化学セルは、例えば、作用極集電層、作用極、セパレータ、対極、およ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。二酸化炭素吸着材は、吸着材に相当する。

作用極集電層は、二酸化炭素を含んだ混合ガス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。

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。

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。

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。

なお、電気化学セルには、電解質が作用極およ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。

ポンプ１３は、回収器１２内に残された残留混合ガスを回収器１２から吸引して外部に放出（すなわち、回収器１２内の残留混合ガスを掃気）したり、二酸化炭素吸着材が吸着した二酸化炭素を脱離する際に、脱離された二酸化炭素を回収器１２から吸引して、ＣＯ_２回収タンク１６へ向けて排出したりする。ポンプ１３が、回収器１２内の残留混合ガスを掃気するとき、上記の流路開閉弁１１は、外部と回収器１２内とを連通する流路配管を遮断する。このため、回収器１２内の残留混合ガスの掃気は、ポンプ１３による真空引きによって行われる。また、その後に行われる二酸化炭素のＣＯ_２回収タンク１６への排出も、大気よりも真空に近い状態で行われる。

流路切替弁１４は、ポンプ１３の下流側の配管を流れるガスの流路を切り替える三方弁である。流路切替弁１４の流路の切り替えは、制御装置１７によって制御される。具体的には、制御装置１７は、回収器１２に二酸化炭素を含む混合ガスが導入されるとき、および回収器１２内の残留混合ガスがポンプ１３によって掃気されるとき、ポンプ１３の下流側の配管を外部（大気）に連通するように流路切替弁１４を制御する。これにより、二酸化炭素が除去された混合ガスや、回収器１２内の残留混合ガスは、外部へ放出される。一方、制御装置１７は、二酸化炭素吸着材が吸着した二酸化炭素を脱離する際に、ポンプ１３が、脱離された二酸化炭素を回収器１２から吸引して排出するとき、ポンプ１３の下流側の配管をＣＯ_２回収タンク１６側に連通するように流路開閉弁１１を制御する。これにより、回収器１２が回収した二酸化炭素をＣＯ_２回収タンク１６に蓄積することができる。

センサ１５は、ＣＯ_２回収タンク１６に接続された配管を流れるガスの二酸化炭素濃度および流量を所定の時間間隔で検出する。制御装置１７は、センサ１５によって検出された二酸化炭素濃度および流量から、ＣＯ_２回収タンク１６に回収された二酸化炭素回収量を算出（検出）することができる。この二酸化炭素回収量は、センサを介した検出結果に相当する。なお、二酸化炭素回収量は、センサ１５が算出してもよい。この場合、センサ１５は、二酸化炭素回収量を制御装置１７に出力する。二酸化炭素回収量は、二酸化炭素モニタ値ともいえる。二酸化炭素回収量は、回収量に相当する。

制御装置１７は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよび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、記憶媒体を有する記憶部１８が含まれる。この記憶部１８には、吸着量変化マップデータおよび回収量変化マップデータが記憶されている。吸着量変化マップデータは、吸着量変化データに相当する。回収量変化マップデータは、回収量変化データに相当する。吸着量変化マップデータは、図５に示すように、吸着時間と目標二酸化炭素吸着量とが関連付けられている。回収量変化マップデータは、図６、図７に示すように、二酸化炭素回収量の変化と目標二酸化炭素吸着量とが関連付けられている。目標二酸化炭素吸着量は、最大吸着量とも称する。吸着時間は、吸着モード実行時間とも称する。なお、吸着量変化マップデータや回収量変化マップデータは、後に詳細に説明する。

制御装置１７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、流路開閉弁１１、回収器１２、ポンプ１３、流路切替弁１４、送風機１９などの各種制御対象機器の作動を制御する。本実施形態の制御装置１７は、二酸化炭素回収システム１０において、吸着モード、脱離・回収モードを少なくとも含む、二酸化炭素回収のための一連の制御シーケンスが実行されるように、各種制御対象機器の作動を制御する。なお、制御シーケンスは、上記の他に掃気モードを含んでいてもよい。脱離・回収モードは、脱離モードと回収モードを一つのモードとしていることを示している。

以下に、二酸化炭素回収システム１０において実行される、吸着モード、掃気モード、および脱離・回収モードを少なくとも含む、二酸化炭素回収のための一連の制御シーケンスについて説明する。図２は、制御シーケンスを実行するため、制御装置１７において実施される処理を示すフローチャートである。図３は、図２のフローチャートに示す処理が実施されたときの、各部の動作を示すタイムチャートである。図４は、一連の制御シーケンスに含まれる、吸着モード、掃気モード、および脱離・回収モードについて説明するための説明図である。脱離・回収モードは、脱離モードと回収モードを一つのモードとしていることを示している。

図２のフローチャートに示すように、制御装置１７は、まず、ステップＳ１００において、一連の制御シーケンスの最初の動作モードである吸着モードを開始する。この吸着モードでは、図３に示すように、二酸化炭素を含有する混合ガスを回収器１２内に導入可能とするため、流路開閉弁１１が開かれる。送風機１９を設けている場合には、送風機１９を駆動して、より多くの混合ガスが回収器１２に導入されるようにする。ポンプ１３が送風機１９の役割を兼ねる場合には、ポンプ１３を駆動して混合ガスを吸引し、外部から回収器１２内に混合ガスを引き込む。この場合、ポンプ１３は、単に外部から混合ガスを吸引するために駆動されるだけであるので、その吸引に要するエネルギーは、後述する掃気モードや脱離・回収モードでの真空引きのためのポンプ駆動に比較して、必要となるエネルギーは少なくて済む。

また、吸着モードでは、図３に示すように、回収器１２の電気化学セル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（第１の電位に相当）が印加される。さらに、吸着モードでは、図３に示すように、流路切替弁１４が、ポンプ１３の下流側の配管を外部に連通するように制御される。

このような流路開閉弁１１、回収器１２の電気化学セル、および流路切替弁１４などの制御により、吸着モードにおいては、図４（ａ）に点線矢印で示すように、二酸化炭素を含有した混合ガス（大気ガス）が、流路開閉弁１１を通過して、回収器１２内に進入する。回収器１２内に進入した混合ガスは、複数の電気化学セルに二酸化炭素が吸着されることにより、混合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混合ガスは、ポンプ１３を通過し、流路切替弁１４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。

図２のフローチャートのステップＳ１１０では、制御装置１７が、吸着モード実行時間が経過したか否かを判定する。吸着モード実行時間は、後述するマップ作成処理における電気化学セルの最大吸着量と、その最大吸着量を得るための吸着モード実行時間である最大吸着量時間を推定するため、および、環境変化や経年劣化によって電気化学セルの二酸化炭素吸着性能が変化した場合に、二酸化炭素回収量と消費エネルギーとの最適化を図るためなどの理由から、一定ではなく変化する。この変化する吸着モード実行時間は、制御装置１７によって設定される。ステップＳ１１０では、設定された吸着モード実行時間が経過したか否かが判定される。本実施形態では、最大吸着量を目標二酸化炭素吸着量として用いる。よって、以下では、最大吸着量を目標二酸化炭素吸着量とも記載する。最大吸着量は、目標吸着量に相当する。

ステップＳ１１０の判定処理において、設定された吸着モード実行時間が経過したと判定されるとステップＳ１２０に進む。一方、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されると、吸着モード実行時間が経過するまで、ステップＳ１１０の判定処理が繰り返し実行される。

ステップＳ１２０では、吸着モード終了処理が実行される。具体的には、制御装置１７は、流路開閉弁１１を閉じて、外部から回収器１２に流入する混合ガスを遮断する。また、送風機１９を設けている場合には、制御装置１７は、送風機１９の駆動を停止する。制御装置１７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。

このように、制御装置１７は、二酸化炭素の吸着が行われる吸着モードの実行時において、二酸化炭素吸着材が二酸化炭素を吸着するように吸着電位を印加する。そして、制御装置１７は、目標二酸化炭素吸着量に対応する吸着モード実行時間の間だけ吸着電位を印加する。

吸着モード実行時間は、吸着量変化マップデータから得ることができる。目標二酸化炭素吸着量は、回収量変化マップデータから得ることができる。制御装置１７は、回収量変化マップデータから、センサ１５を介して検出した二酸化炭素回収量に関連付けられた目標二酸化炭素吸着量を取得する。図７に示すように、回収量変化マップデータにおける目標二酸化炭素吸着量は、センサ１５を介して検出した二酸化炭素回収量に相関する相関値である。よって、制御装置１７は、センサ１５を介して検出した二酸化炭素回収量に相関する相関値を目標二酸化炭素吸着量として取得するといえる。

そして、制御装置１７は、吸着量変化マップデータから、目標二酸化炭素吸着量に関連付けられた吸着モード実行時間を取得する。図５の例の場合、例えば、目標二酸化炭素吸着量が８０［ｇ］に設定されていれば、吸着モード実行時間は８０［ｓ］となる。

なお、図６に示すように、目標二酸化炭素吸着量は、センサ１５を介して検出した二酸化炭素回収量に応じて更新される。また、図５に示すように、吸着モード実行時間は、目標二酸化炭素吸着量が更新されるごとに変化する。目標二酸化炭素吸着量は、初期算出閾値や更新閾値として記憶部１８などに記憶されていてもよい。

ステップＳ１３０では、制御装置１７は、一連の制御シーケンスの２番目の動作モードである掃気モードを開始する。この掃気モードでは、図３に示すように、流路開閉弁１１が閉じられたままとなる。回収器１２の電気化学セルの作用極と対極との間に印加されている吸着電位は、そのまま維持される。流路切替弁１４による、ポンプ１３の下流側の配管と、外部との連通も維持される。

掃気モードでは、図３に示すように、ポンプ１３の駆動が開始される。上記したように、流路開閉弁１１は閉じられているので、ポンプ１３の上流側において、回収器１２は密閉された状態となっている。この状態でポンプ１３が駆動されると、密閉された回収器１２内に残された、二酸化炭素が除去された残留混合ガスが、回収器１２内から吸引され、外部に放出される。これにより、回収器１２内の残留混合ガスを掃気することができる。掃気モードでは、吸着電位が印加される。

なお、ポンプ１３の上流側の回収器１２は密閉されているので、回収器１２内の残留混合ガスの掃気は、ポンプ１３による真空引きによって行われる。このため、例えば、ポンプ１３が送風機１９の役割を兼ねる場合には、ポンプ１３の駆動は継続されるが、その駆動出力は、掃気モードの開始により、吸気モードよりも高められる。

このような流路開閉弁１１、回収器１２の電気化学セル、ポンプ１３および流路切替弁１４の制御により、掃気モードにおいては、図４（ｂ）に点線矢印で示すように、回収器１２内の、二酸化炭素が除去された残留混合ガスが、ポンプ１３を通過し、流路切替弁１４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。

図２のフローチャートのステップＳ１４０では、制御装置１７が、掃気モード実行時間が経過したか否かを判定する。この掃気モード実行時間は、回収器１２内の残留混合ガスを掃気するのに十分な時間に予め定められている。

ステップＳ１４０の判定処理において、予め定められた掃気モード実行時間が経過したと判定されるとステップＳ１５０に進む。一方、設定された掃気モード実行時間が経過していないと判定されると、掃気モード実行時間が経過するまで、ステップＳ１４０の判定処理が繰り返し実行される。

ステップＳ１５０では、掃気モード終了処理が実行される。具体的には、制御装置１７は、掃気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を行なう。

ステップＳ１６０では、制御装置１７は、一連の制御シーケンスの３番目の動作モードである脱離・回収モードを開始する。この脱離・回収モードでは、図３に示すように、流路開閉弁１１は閉じた状態に維持される。また、ポンプ１３も、電気化学セルから脱離された二酸化炭素の吸引を大気よりも真空に近い状態で行うため、掃気モードと同等の駆動出力による駆動が継続される。

一方、回収器１２の電気化学セルの作用極と対極との間には、作用極から電子を放出させて、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（第２の電位に相当）が印加される。さらに、脱離・回収モードでは、図３に示すように、流路切替弁１４が、ポンプ１３の下流側の配管をＣＯ_２回収タンク１６に連通するように制御される。

このような流路開閉弁１１、回収器１２の電気化学セル、ポンプ１３および流路切替弁１４の制御により、脱離・回収モードにおいては、図４（ｃ）に点線矢印で示すように、電気化学セルから脱離された二酸化炭素が、ポンプ１３を通過し、流路切替弁１４にてＣＯ_２回収タンク１６へ向かう流路配管に導かれ、その流路配管を介して、ＣＯ_２回収タンク１６に蓄積される。この際、ＣＯ_２回収タンク１６に向かって流路配管を流れる二酸化炭素の濃度および流量が、センサ１５によって検出される。制御装置１７は、センサ１５の検出結果に基づき、一連の制御シーケンスの実行によってＣＯ_２回収タンク１６に回収された二酸化炭素回収量を算出することができる。なお、ＣＯ_２回収タンク１６に向かって流路配管を流れる二酸化炭素の濃度は、通常、１００％に近い濃度となる。このため、二酸化炭素の流量を検出することが可能なセンサ１５を用いても良い。

また、脱離・回収モードは、二酸化炭素の脱離・回収を同時に行なうのではなく、電気化学セルからの二酸化炭素の脱離を先行して行い、二酸化炭素の脱離から所定時間経過後に、脱離された二酸化炭素の回収を開始しても良い。すなわち、脱離モードと回収モードとを分離し、回収モードの実行開始時間を脱離モードの実行開始時間よりも遅らせることにより、回収モードの実行時間を脱離モードの実行時間よりも短縮しても良い。この場合、脱離モードの開始時に、一旦、ポンプ１３の駆動が停止される。そして、ポンプ１３を停止したまま、電気化学セルの作用極と対極との間に脱離電位を印加して、作用極の二酸化炭素吸着材から二酸化炭素を脱離させる。脱離モードの開始から所定時間が経過し、ある程度、二酸化炭素の脱離が進行した状態で、回収モードを開始して、ポンプ１３を再駆動する。これにより、ポンプ１３は回収モードで駆動されるだけで済むので、ポンプ１３を効率的に駆動することが可能となる。ただし、ポンプ１３が駆動される回収モード中も、電気化学セルの作用極と対極との間には脱離電位が印加され、電気化学セルから二酸化炭素の脱離が継続される。

図２のフローチャートのステップＳ１７０では、制御装置１７が、脱離・回収モード実行時間又は回収モード実行時間（以下、回収モード実行時間と記載）が経過したか否かを判定する。回収モード実行時間は、環境変化や経年劣化によって電気化学セルの二酸化炭素吸着性能が変化した場合に、二酸化炭素回収量と消費エネルギーとの最適化を図るためなどの理由から、一定ではなく変化する。この変化する回収モード実行時間は、制御装置１７によって設定される。ステップＳ１７０では、設定された回収モード実行時間が経過したか否かが判定される。

ステップＳ１７０の判定処理において、設定された回収モード実行時間が経過したと判定されるとステップＳ１８０に進む。一方、設定された回収モード実行時間が経過していないと判定されると、回収モード実行時間が経過するまで、ステップＳ１７０の判定処理が繰り返し実行される。このように、制御装置１７は、二酸化炭素の回収が行われる回収モードの実行時において、二酸化炭素吸着材が吸着した二酸化炭素を脱離するように脱離電位を印加する。そして、制御装置１７は、目標二酸化炭素吸着量に対応する回収モード実行時間の間だけ離脱電位を印加する。回収モード実行時間は、回収時間に相当する。

ステップＳ１８０では、回収モード終了処理が実行される。具体的には、制御装置１７は、流路開閉弁１１を開いて、回収器１２を外部に連通させる。制御装置１７は、電気化学セルへの脱離電位の印加を停止する。制御装置１７は、ポンプ１３の駆動を停止する。制御装置１７は、流路切替弁１４を切り替えて、ポンプ１３の下流側の配管を外部に連通させる。さらに、制御装置１７は、回収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。

ここで、上記した電気化学セルの二酸化炭素吸着性能は、経年劣化などによって変化するものと考えられる。しかしながら、電気化学セルが二酸化炭素を吸着可能な上限量を直接的に検出することはできない。このため、電気化学セルの二酸化炭素吸着量が上限に達したにも係わらず、吸着モードの実行を継続したり、電気化学セルから脱離した二酸化炭素の回収が実質的に終了したにも係わらず、回収モードの実行を継続したりする可能性も否定できない。

このように、二酸化炭素の回収量を最大化しようとして、例えば、常に、電気化学セルが吸着可能な二酸化炭素量上限量を吸着するのに十分な時間だけ吸着モードを実行し、電気化学セルが吸着した二酸化炭素をすべて回収するのに十分な時間だけ回収モードを実行した場合、二酸化炭素回収システム１０において、二酸化炭素の回収量に対して過大なエネルギーが消費されてしまう可能性がある。

そのため、本実施形態に係る二酸化炭素回収システム１０では、制御装置１７の記憶部１８に、吸着量変化マップデータと、回収量変化マップデータとが記憶された構成を有している。

以下に、吸着量変化マップデータおよび回収量変化マップデータに関して、詳細に説明する。まず、図８、図９のフローチャートに基づいて、吸着量変化マップデータを作成するマップ作成処理に関して説明する。

制御装置１７は、マップ作成処理を行う場合、異なる吸着モード実行時間（経過時間）にて、複数回の吸着モードを実行させ、各吸着モードに対応して実行される複数回の回収モードでの二酸化炭素回収量をセンサ１５を介して検出する。例えば、図３には、異なる吸着モード実行時間にて、３回の吸着モードを実行させる例が示されている。なお、複数回の吸着モードの実行回数は２回であっても良い。

図３において、１回目の吸着モードの実行時間は、比較的短く、電気化学セルの二酸化炭素吸着量が上限値に達しないように設定されている。このため、１回目の吸着モードに対応する回収モードが実行されたときに検出される二酸化炭素回収量は、電気化学セルの二酸化炭素吸着量の上限値未満の量である。

２回目の吸着モードの実行時間は、比較的長く、電気化学セルの二酸化炭素吸着量がほぼ上限値に達するように設定されている。このため、２回目の吸着モードに対応する回収モードが実行されたときに検出される二酸化炭素回収量は、電気化学セルの二酸化炭素吸着量の上限値にほぼ等しい量である。

３回目の吸着モードの実行時間は、最も長く、電気化学セルの二酸化炭素吸着量が上限値に達した後も、ある程度の時間、吸着モードが実行されるように設定されている。このため、３回目の吸着モードに対応する回収モードが実行されたときに検出される二酸化炭素回収量は、電気化学セルの二酸化炭素吸着量の上限値に等しい量である。

上記した複数回の吸着モード、およびそれぞれの吸着モードに対応する複数回の回収モードが実行される間のセンサ検出結果に基づいて、電気化学セルの最大吸着量、およびその最大吸着量を得るための吸着モード実行時間である最大吸着量時間を推定する。電気化学セルの最大吸着量および最大吸着量時間の推定方法の具体例が、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して説明される。

ステップＳ２００では、マップ作成判定条件を満たすか否かを判定する。制御装置１７は、１つの吸着量変化マップデータに対し、上記３回の回収モードにおける二酸化炭素回収量のプロットが可能であること、および同一直線上にプロットされない二酸化炭素回収量の最大値が存在することである。なお、同一直線には、公差を含んでいてもよい。制御装置１７は、マップ作成判定条件を満たすと判定するとステップＳ２１０へ進み、満たさないと判定するとステップＳ２４０へ進む。

ステップＳ２４０では、リトライする。制御装置１７は、再度、吸着モードを実行させ、吸着モードに対応して実行される回収モードでの二酸化炭素回収量をセンサ１５を介して検出する。このとき、制御装置１７は、前回（３回目）よりも長い吸着モードの実行時間とする。

そして、制御装置１７は、リトライで得られた二酸化炭素回収量を用いてＳ２００を行う。制御装置１７は、ステップＳ２００でＹＥＳ判定するまで、ステップＳ２００、Ｓ２４０を繰り返し実行する。なお、制御装置１７は、ステップＳ２４０を実行した場合、ステップＳ２２０において、リトライ時の二酸化炭素回収量を目標二酸化炭素吸着量に採用する。

ステップＳ２１０では、傾きを算出する。図７（ａ）は、１回目の吸着モードに対応する回収モードが実行されたときに検出される二酸化炭素回収量に基づく、電気化学セルの二酸化炭素吸着量、および１回目の吸着モードの実行時間を示すグラフである。なお、電気化学セルの二酸化炭素吸着量は、検出された二酸化炭素回収量に等しいとみなすことができる。上記したように、１回目の吸着モードの実行時間は、比較的短く、電気化学セルの二酸化炭素吸着量が上限値に達しないように設定されている。このため、図７（ａ）に示すように、１回目の吸着モードの実行による電気化学セルの二酸化炭素吸着量に基づき、吸着モードの実行時間が長くなるほど、二酸化炭素吸着量も直線的に増加するものと仮定して、増加勾配線（傾き）を定めることができる。

ステップＳ２２０では、目標二酸化炭素吸着量を算出する。図７（ｂ）は、２回目および３回目の吸着モードに対応する回収モードが実行されたときに検出される二酸化炭素回収量に基づく、それぞれの電気化学セルの二酸化炭素吸着量、および２回目と３回目の吸着モードの実行時間を示すグラフである。上記したように、２回目の吸着モードの実行時間は、比較的長く、電気化学セルの二酸化炭素吸着量がほぼ上限値に達するように設定され、３回目の吸着モードの実行時間は、最も長く、電気化学セルの二酸化炭素吸着量が上限値に達した後も、ある程度の時間、吸着モードが実行されるように設定されている。このため、図７（ｂ）に示すように、２回目と３回目の吸着モードの実行による電気化学セルの二酸化炭素吸着量に基づき、電気化学セルの二酸化炭素吸着量の上限線を定めることができる。上限線に対応する二酸化炭素吸着量が、吸着可能な最大吸着量である目標二酸化炭素吸着量となる。

なお、電気化学セルの二酸化炭素吸着量の上限線は、１回の吸着モード、およびその１回の吸着モードに対応する回収モードの実行を通じて得られる、電気化学セルの二酸化炭素吸着量に基づいて定められても良い。

ステップＳ２３０では、図７（ｃ）に示すように、図７（ａ）の増加勾配線と図７（ｂ）の上限線との交点から、最大吸着量を得るための吸着モード実行時間である最大吸着量時間である吸着時間を決定することができる。

このように、制御装置１７は、複数回の回収モードでの検出結果である二酸化炭素回収量に基づいて、目標二酸化炭素吸着量として電気化学セルの最大吸着量を推定するとともに、最大吸着量を得るための吸着時間を推定することで吸着量変化マップデータを作成する。そして、制御装置１７は、作成した吸着量変化マップデータを記憶部１８に記憶する。吸着量変化マップデータは、電気化学セルの経年劣化などによって目標二酸化炭素吸着量および吸着時間が更新される。

次に、図１０のフローチャートに基づいて、回収量変化マップデータにおける目標二酸化炭素吸着量の設定処理に関して説明する。制御装置１７は、図１０のフローチャートを実行することで、目標二酸化炭素吸着量を現状の値に保持するか更新するかを決定する。

図６、図７に示すように、回収量変化マップデータは、複数回の制御シーケンスのサイクル数ごとに、異なる目標二酸化炭素吸着量が関連付けられている。ここでは、１０サイクルごとに、目標二酸化炭素吸着量が更新される例を採用している。また、回収量変化マップデータは、センサ１５を介して検出した二酸化炭素回収量（二酸化炭素モニタ値）と目標二酸化炭素吸着量が関連付けられている。

初期算出閾値は、１サイクルから１０サイクルまでに採用される初期の目標二酸化炭素吸着量である。更新閾値は、更新された目標二酸化炭素吸着量である。更新閾値は、電気化学セルの経年劣化などで想定される目標二酸化炭素吸着量である。よって、更新閾値は、初期算出閾値よりも小さい値となっている。また、更新閾値は、サイクル数が増えるごとに小さい値となる。

また、初期算出閾値と更新閾値との間、および更新閾値と次の更新閾値との間は、吸着量保持領域となっている。吸着量保持領域は、現在の目標二酸化炭素吸着量を保持する領域である。一方、吸着量保持領域から外れた領域は、吸着量更新領域となっている。吸着量更新領域は、目標二酸化炭素吸着量を現在の値から更新する領域である。

ステップＳ３００では、回収量が吸着量保持領域内であるか否かを判定する。制御装置１７は、回収量としての二酸化炭素モニタ値が吸着量保持領域内であるか否かを判定する。制御装置１７は、二酸化炭素モニタ値が吸着量保持領域内であると判定するとステップＳ３１０へ進み、吸着量保持領域内でないと判定するとステップＳ３２０へ進む。

ステップＳ３１０では、目標二酸化炭素吸着量を保持する。制御装置１７は、現在の目標二酸化炭素吸着量を保持する。制御装置１７は、図７のドットハッチングで示す二酸化炭素モニタ値の場合、現在の目標二酸化炭素吸着量を保持する。

ステップＳ３２０では、目標二酸化炭素吸着量を更新する。制御装置１７は、現在の目標二酸化炭素吸着量を新たな目標二酸化炭素吸着量に更新する。制御装置１７は、図７の斜線ハッチングで示す二酸化炭素モニタ値の場合、目標二酸化炭素吸着量を更新する。

ステップＳ３３０では、目標二酸化炭素吸着量を設定する。制御装置１７は、現状の目標二酸化炭素吸着量もしくは更新した目標二酸化炭素吸着量を、吸着モード実行時間を設定する際の目標二酸化炭素吸着量として設定する。このように、制御装置１７は、二酸化炭素回収量から目標二酸化炭素吸着量を設定する。

二酸化炭素回収システム１０によれば、上記したように、回収器１２からＣＯ_２素回収タンク１６へと回収される二酸化炭素の回収量をセンサ１５を介して検出する制御装置１７を備えている。そして、制御装置１７は、センサ１５を介した検出結果である二酸化炭素回収量に相関する相関値を目標二酸化炭素吸着量として取得する。よって、二酸化炭素回収システム１０は、目標二酸化炭素吸着量を把握することが可能になる。

また、制御装置１７は、複数回の吸着モードを実行させ、各吸着モードに対応して実行される複数回の回収モードでセンサ１５を介して検出されたの二酸化炭素回収量を用いて作成された吸着量変化マップデータを用いて目標二酸化炭素吸着量を把握する。そして、制御装置１７は、吸着量変化マップデータから得た吸着モード実行時間の間だけ吸着電位を印加する。このため、制御装置１７は、最大吸着量を得るために必要な時間だけ、吸着電位を印加することができる。言い換えると、制御装置１７は、最大吸着量を得るために必要な時間よりも長い時間、吸着電位を印加することを抑制できる。よって、制御装置１７は、最大吸着量を得るための吸着電位の印加時間を適切に制御することができる。

また、制御装置１７は、吸着量変化マップデータを、センサ１５を介して検出した二酸化炭素回収量に応じて更新するため、電気化学セルに経年劣化が生じたとしても、最適な目標二酸化炭素吸着量を把握することができるとともに、吸着電位の印加時間を適切に制御することができる。

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、上記の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、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記した実施形態の構成は、以下のように変形されても良い。

（変形例１）
吸着モード実行時間は、吸着量変化マップデータから得るものに限定されない。吸着モード実行時間は、予め決められた関係式を演算することでも得ることができる。制御装置１７は、センサ１５を介して検出されたの二酸化炭素回収量［ｇ］と、二酸化炭素吸着係数［ｓ／ｇ］との乗算で吸着モード実行時間を得てもよい。

二酸化炭素吸着係数は、二酸化炭素吸着材が所定量の二酸化炭素を吸着するのに要する時間で示される係数である。つまり、二酸化炭素吸着係数は、１［ｇ］当たりの二酸化炭素を吸着するのに要する時間として定義される。二酸化炭素吸着係数［ｓ／ｇ］は、吸着時間［ｓ］／二酸化炭素吸着量［ｇ］である。変形例１は、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。

（変形例２）
図１１に示すように、二酸化炭素回収システム１０は、複数の回収器１２ａ～１２ｃを備え、複数の回収器１２ａ～１２ｃがＣＯ_２回収タンク１３に対して並列に接続されていてもよい。つまり、二酸化炭素回収システム１０は、複数のサブシステム１０ａ～１０ｃを備えていてもよい。各サブシステム１０ａ～１０ｃのそれぞれは、一つの回収器１２ａ～１２ｃを備えている。

サブシステム１０ａは、回収器１２ａに加えて、流路開閉弁１１ａと切替弁２０ａとを備えている。サブシステム１０ｂは、回収器１２ｂに加えて、流路開閉弁１１ｂと切替弁２０ｂとを備えている。サブシステム１０ｃは、回収器１２ｃに加えて、流路開閉弁１１ｃと切替弁２０ｃとを備えている。なお、ここでは、一例として三つのサブシステム１０ａ～１０ｃを備えた例を採用している。しかしながら、二酸化炭素回収システム１０は、二つのサブシステムや、四つ以上のサブシステムを備えていてもよい。

制御装置１７は、複数の回収器１２ａ～１２ｃの各々の電気化学セルから個別に二酸化炭素を回収する個別回収モードと、少なくとも２個以上の回収器の各々の電気化学セルから同時に二酸化炭素を回収する同時回収モードとを実行可能である。

図１２に示すように、制御装置１７は、個別回収モードにおいて、各回収器１２ａ～１２ｃの各々の電気化学セルを対象とした吸着モードと回収モードとを含む一連の制御シーケンスを、異なる時間で開始させる。タイミングｔ０は、例えば、二酸化炭素回収システム１０の開始タイミングとする。制御装置１７は、サブシステム１０ａにおける制御シーケンスをタイミングｔ０で開始する。制御装置１７は、サブシステム１０ｂにおける制御シーケンスを、タイミングｔ０から所定時間経過したタイミングｔ１で開始する。制御装置１７は、サブシステム１０ｃにおける制御シーケンスを、タイミングｔ１から所定時間経過したタイミングｔ２で開始する。

このため、個別回収モードでは、各サブシステム１０ａ～１０ｃが制御シーケンスを実行しないディレイ時間が発生する。サブシステム１０ｂでは、タイミングｔ０～ｔ１の期間がディレイ時間となる。サブシステム１０ｃでは、タイミングｔ１～ｔ２の期間がディレイ時間となる。ディレイ時間は、制御シーケンスを実行していない期間に相当する。そこで、制御装置１７は、ディレイ時間に、最大吸着量を推定するための吸着モードと回収モードを実行させる。これによって、二酸化炭素回収システム１０は、ディレイ時間を有効に活用することができる。

一方、制御装置１７は、同時回収モードにおいて、各回収器１２ａ～１２ｃの各々の電気化学セルを対象とした吸着モードと回収モードとを含む一連の制御シーケンスを同じ時間で開始させる。サブシステム１０ａ～１０ｃは、例えば、タイミングｔ０で同時に制御シーケンスが開示される。このため、同時回収モードでは、ディレイ時間が発生しない。

また、制御装置１７は、シチュエーションに応じて、個別回収モードと同時回収モードとを切り替えてもよい。制御装置１７は、吸着量変化マップデータの作成時間の短縮などを目的としてモードの切り替えを行う。

シチュエーションとしては、二酸化炭素回収システム１０の初期動作（設備設置時）、二酸化炭素回収システム１０の定期的な休止状態から稼働状態への状態遷移、定期メンテナンス、二酸化炭素回収システム１０の故障からの復帰、二酸化炭素回収システム１０の外部環境異常からの復帰などをあげることができる。さらに、定期メンテナンスには、電気化学セルの交換がない場合、一部の電気化学セルの交換がある場合、全ての電気化学セルの交換がある場のシチュエーションが考えられる。外部環境異常は、停電でなどである。

制御装置１７は、設備設置時および故障からの復帰時は個別回収モード、休止状態から稼働状態への状態遷移時および外部環境異常からの復帰は同時回収モードを実行する。また、制御装置１７は、電気化学セルの交換がない場合および一部の電気化学セルの交換がある場合は同時回収モード、全ての電気化学セルの交換がある場合は個別回収モードを実行する。

さらに、個別回収モードでは、制御装置１７は、サブシステム１０ａ～１０ｃに対して共通の吸着量変化マップデータを使用してもよい。一方、同時回収モードでは、制御装置１７は、各サブシステム１０ａ～１０ｃに個別の吸着量変化マップデータを使用してもよい。

なお、二酸化炭素回収システム１０は、個別回収モードと同時回収モードのいずれか一方のモードのみを実行可能に構成されていてもよい。

（第２実施形態）
図１３～図１６を用いて、第２実施形態の二酸化炭素回収システム１０に関して説明する。ここでは、上記実施形態との相違点に関して説明する。第２実施形態の二酸化炭素回収システム１０は、主に、記憶部１８に複数の吸着量変化マップデータが記憶されており、これらを切り替える（選択する）点が上記実施形態と異なる。第２実施形態の二酸化炭素回収システム１０は、上記実施形態と同様の構成要素を有しており、上記実施形態で説明した処理を実行可能に構成されている。言い換えると、第２実施形態の二酸化炭素回収システム１０は、上記実施形態と組み合わせて実施することができる。なお、図１６は、図３のマップ作成処理が終了したあとの通常稼働状態を示すタイムチャートを示している。通常稼働状態は、実際に二酸化炭素を回収する状態である。

図１５に示すように、記憶部１８には、吸着量変化マップデータとして、第１マップと第２マップが記憶されている。第１マップは、上記実施形態の吸着量変化マップデータと同様である。つまり、第１マップは、増加勾配線の傾きが変化しない。よって、第１マップでは、目標二酸化炭素吸着量の減少に伴って吸着時間（吸着モード実行時間）が短くなる。一方、第２マップは、第１マップとは異なり、増加勾配線の傾きが変化する。よって、第２マップでは、目標二酸化炭素吸着量の減少にかかわらず吸着時間が一定である。このように、第１マップと第２マップは、同じ目標二酸化炭素吸着量に関連付けられた吸着時間が異なる。また、第１マップと第２マップとは、減少した目標二酸化炭素吸着量に関連付けられた吸着時間が異なるともいえる。第１マップは、第１の吸着量変化データに相当する。一方、第２マップは、第２の吸着量変化データに相当する。

図１６に示すように、制御装置１７は、吸着時間の取得に用いる使用マップを、第１マップと第２マップとで切り替える（選択する）。そして、制御装置１７は、現在の使用マップを示す情報を記憶しておく。制御装置１７は、使用マップを示す情報として、第１マップを使用中であることを示す使用マップ情報と、第２マップを使用中であることを示す使用マップ情報のいずれかを記憶する。つまり、制御装置１７は、使用マップを切り替えるたびに、使用マップを示す情報を更新する。使用マップは、使用データに相当する。

制御装置１７は、タイミングｔ１０～ｔ１２の制御シーケンスにおいて、第１マップを使用している。よって、第１マップを使用中であることを示す使用マップ情報が記憶されている。そして、制御装置１７は、タイミングｔ１３で第１マップから第２マップに切り替えている。よって、使用マップを示す情報は、第２マップを使用中であることを示す使用マップ情報に更新される。なお、使用マップ情報の記憶方法や記憶先に関しては、特に限定されない。また、使用マップの切り替え方法（選択方法）に関しては、後ほど説明する。

また、制御装置１７は、図１６に示すように、制御シーケンスの１サイクル（タイミングｔ１０～ｔ１３）ごとに、目標二酸化炭素吸着量の判定と更新を行う。そして、制御装置１７は、目標二酸化炭素吸着量の更新を行ったか否かを示す更新判定結果を記憶しておく。制御装置１７は、更新判定結果として、更新未実施を示す情報と更新実施を示す情報のいずれかを記憶する。つまり、制御装置１７は、目標二酸化炭素吸着量を更新するたびに、更新判定結果を更新する。制御装置１７は、タイミングｔ１０，ｔ１１，ｔ１３では目標二酸化炭素吸着量を更新しておらず、更新未実施を示す情報を記憶する。一方、制御装置１７は、タイミングｔ１２で目標二酸化炭素吸着量を更新しており、更新実施を示す情報を記憶する。つまり、図１６では、タイミングｔ１２で、二酸化炭素モニタ値が吸着量保持領域から外れたため、目標二酸化炭素吸着量が更新されている。

なお、更新判定結果の記憶方法や記憶先に関しては、特に限定されない。さらに、制御装置１７は、二酸化炭素回収量を検出したタイミングが、目標二酸化炭素吸着量の更新を行った後の１回目の検出タイミングであるか否かを把握できればよい。よって、制御装置１７は、目標二酸化炭素吸着量を更新すると更新実施を示す情報を記憶し、次の制御シーケンスで目標二酸化炭素吸着量を更新しないと更新実施を示す情報を消去してもよい。１回目の検出タイミングは、二酸化炭素回収量の１回目の取得時ともいえる。

制御装置１７は、上記のように、目標二酸化炭素吸着に応じて、吸着量変化マップデータから吸着時間を取得する。よって、制御装置１７は、吸着時間を更新することもある。そして、制御装置１７は、吸着時間の更新を行ったか否かを示す吸着時間更新結果を記憶しておく。制御装置１７は、吸着時間更新結果として、吸着時間未更新を示す情報と吸着時間更新を示す情報のいずれかを記憶する。つまり、制御装置１７は、吸着時間を更新するたびに、吸着時間更新結果を更新する。制御装置１７は、タイミングｔ１０，ｔ１１，ｔ１３では吸着時間を更新しておらず、吸着時間未更新を示す情報を記憶する。一方、制御装置１７は、タイミングｔ１２で吸着時間を更新しており、吸着時間更新を示す情報を記憶する。

なお、吸着時間更新結果の記憶方法や記憶先に関しては、特に限定されない。さらに、制御装置１７は、吸着時間を更新すると吸着時間更新を示す情報を記憶し、次の制御シーケンスで吸着時間を更新しないと吸着時間更新を示す情報を消去してもよい。

ここで、図１３を用いて、吸着時間更新処理に関して説明する。制御装置１７は、ステップＳ３２０で目標二酸化炭素吸着量を更新すると、図１３のフローチャートに示す処理を開始する。

ステップＳ４００では、現在第２マップを使用中であるか否かを判定する。制御装置１７は、使用マップ情報に基づいて、現在第２マップを使用中であるか否かを判定する。制御装置１７は、第２マップを使用中であると判定するとステップＳ４１０へ進み、第２マップを使用中でないと判定するとステップＳ４２０へ進む。

ステップＳ４１０では、現在の吸着時間を保持する。制御装置１７は、第２マップを使用している場合、目標二酸化炭素吸着量を更新したとしても吸着時間を更新しない。

ステップＳ４２０では、吸着時間を算出する。制御装置１７は、第１マップを使用している場合、目標二酸化炭素吸着量を更新に伴って吸着時間を更新する。つまり、制御装置１７は、第１マップを用いて、更新した目標二酸化炭素吸着量に関連付けられた吸着時間に取得する。

ステップＳ４３０では、吸着時間を確定する。よって、制御装置１７は、吸着モードでは、確定した吸着時間の間だけ吸着電位を印加する。

次に、図１４を用いて、使用マップの切り替え方法である自己学習処理に関して説明する。制御装置１７は、目標二酸化炭素吸着量の更新を行った後の１回目の検出タイミングで図１４のフローチャートに示す処理を開始する。また、制御装置１７は、目標二酸化炭素吸着量を変更して最初に二酸化炭素モニタ値を得たタイミングに限って、二酸化炭素モニタ値に応じて使用マップの選択判定を行うといえる。本実施形態では、制御装置１７は、タイミングｔ１３で図１４のフローチャートに示す処理を開始することになる。なお、ここでは、現在の使用マップが第１マップである例を採用する。

二酸化炭素回収システム１０は、二酸化炭素モニタ値から目標二酸化炭素吸着量（最大吸着量）を推定している。二酸化炭素回収システム１０は、直接的に、目標二酸化炭素吸着量を得ているわけではない。つまり、電気化学セルの吸着特性は不確実ともいえる。電気化学セルの吸着量は、例えば、大気の湿度や大気の供給量などによって供給大気の二酸化炭素濃度が低下したことで減少したり、電気化学セルの経年劣化（吸着面積の減少など）によって減少したりすることが考えられる。よって、電気化学セルは、同じ傾きで二酸化炭素を吸着し吸着上限で飽和したり、傾きが変化して二酸化炭素を吸着したりすることが考えられる。そこで、制御装置１７は、吸着量の減少傾向に対応したマップを選択するために、自己学習処理を行う。

ステップＳ５００では、二酸化炭素回収量が吸着量保持領域内であるか否かを判定する。つまり、制御装置１７は、センサを介して検出した二酸化炭素モニタ値が吸着量保持領域内であるか否かを判定する。制御装置１７は、二酸化炭素モニタ値が吸着量保持領域内であると判定するとステップＳ５１０へ進み、吸着量保持領域内でないと判定するとステップＳ５２０へ進む。ここでの二酸化炭素モニタ値は、目標二酸化炭素吸着量の更新後における初回の二酸化炭素モニタ値である。

つまり、制御装置１７は、二酸化炭素モニタ値の減少傾向が、傾き変化なしであるか、傾き変化ありであるかを判定するといえる。よって、制御装置１７は、二酸化炭素モニタ値が吸着量保持領域内であると判定した場合、二酸化炭素モニタ値の減少傾向が傾きなしとみなす。制御装置１７は、二酸化炭素モニタ値が吸着量保持領域外であると判定した場合、二酸化炭素モニタ値の減少傾向が傾きありとみなす。

ステップＳ５１０では、現在の使用マップを保持する。制御装置１７は、二酸化炭素モニタ値が吸着量保持領域内であると判定した場合、使用マップを切り替える必要がないとみなし、現在の使用マップを保持する。ここでは、制御装置１７は、第１マップを保持することになる。言い換えると、制御装置１７は、使用マップを切り替えることなく、第１マップを選択する。

ステップＳ５２０では、使用マップを切り替える。制御装置１７は、二酸化炭素モニタ値が吸着量保持領域外であると判定した場合、使用マップを切り替える必要があるとみなし、現在の使用マップを切り替える。ここでは、制御装置１７は、使用マップを第１マップから第２マップに切り替える。このように、制御装置１７は、二酸化炭素モニタ値に応じて、複数の吸着量変化マップデータから吸着時間を取得するための使用マップを選択する。

ステップＳ５３０では、現在使用している吸着時間を保持する。制御装置１７は、ステップＳ４２０で算出（取得）した吸着時間を保持する。一方、ステップＳ５４０では、吸着時間を新たに算出する。つまり、制御装置１７は、第２マップを用いて、更新した目標二酸化炭素吸着量に関連付けられた吸着時間を取得する。よって、ステップＳ５４０では、ステップＳ４２０で取得した吸着時間から、新たに第２マップを用いて取得した吸着時間に更新することになる。また、制御装置１７は、新たに第２マップを用いて、ステップＳ４２０で取得した吸着時間よりも長い吸着時間を取得することになる。そして、制御装置１７は、ステップＳ５５０で使用マップを確定し、ステップＳ５６０で吸着時間を確定する。なお、本実施形態は、上記変形例１、２と組み合わせて実施することができる。

本実施形態に二酸化炭素回収システム１０は、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、二酸化炭素回収システム１０は、目標吸着量に関連付けられた吸着時間が異なる第１マップと第２マップが記憶部１８に記憶されている。第１マップと第２マップは、減少した目標二酸化炭素吸着量に関連付けられた吸着時間が異なるともいえる。なお、電気化学セルの吸着量は、経時変化や電気化学セルのクリーニングなどに伴って一時的に増加することも考えられる。よって、第１マップと第２マップは、一部分において、増加した目標二酸化炭素吸着量に関連付けられた吸着時間が異なっていてるものであっても採用できる。つまり、第１マップと第２マップは、変化した目標二酸化炭素吸着量に関連付けられた吸着時間が異なっていてるといえる。

そして、二酸化炭素回収システム１０は、二酸化炭素モニタ値に応じて、第１マップと第２マップとから吸着時間を取得するための使用マップを選択する。よって、二酸化炭素回収システム１０は、吸着電位の印加時間である吸着時間を適切に制御可能となる。つまり、二酸化炭素回収システム１０は、二酸化炭素モニタ値から目標二酸化炭素吸着量および吸着時間を推定しつつ、吸着時間を適切に制御できるといえる。また、二酸化炭素回収システム１０は、電気化学セルが同じ傾きで二酸化炭素を吸着し吸着上限で飽和したり、傾きが変化して二酸化炭素を吸着したとしても、上記のように使用マップを選択することで、吸着時間を適切に制御できるといえる。

さらに、二酸化炭素回収システム１０は、吸着時間を適切に制御できるため、必要以上に吸着時間が長くなることを抑制できる。つまり、二酸化炭素回収システム１０は、無駄な時間を低減できる。これに伴って、二酸化炭素回収システム１０は、制御シーケンスのサイクル数を向上できる。したがって、二酸化炭素回収システム１０は、二酸化炭素の回収量を向上できる。

二酸化炭素回収システム１０は、上記のように第１マップを選択することで、必要以上に吸着時間が長くなることを抑制できるため、電機化学セルの吸着量が変化した際における、吸着電位の印加に伴うエネルギーロスを低減できる。また、二酸化炭素回収システム１０は、上記のように第２マップを選択することで、電機化学セルの吸着量が変化した際における、二酸化炭素の回収ロスを低減できる。

本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態が本開示に示されているが、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範畴や思想範囲に入るものである。

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。

技術的思想１
電気化学反応によって、二酸化炭素を含有する混合ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収システムであって、
回収した二酸化炭素を蓄えるための二酸化炭素回収タンク（１６）と、
二酸化炭素を吸着可能な吸着材を含む作用極と、作用極と対をなす対極とを有する電気化学セルと、電気化学セルを収容する筐体とを有する回収器（１２）と、
回収器から二酸化炭素回収タンクへと回収される二酸化炭素の回収量を検出するためのセンサ（１５）と、
二酸化炭素の吸着が行われる吸着モードの実行時において、吸着材が二酸化炭素を吸着するように、吸着材が吸着可能な二酸化炭素の吸着量である目標吸着量に対応する吸着時間の間だけ作用極と対極との間に第１の電位を印加するか、二酸化炭素の回収が行われる回収モードの実行時において、吸着材が吸着した二酸化炭素を脱離するように、回収量に対応する回収時間の間だけ作用極と対極との間に第２の電位を印加するかを制御する制御装置（１７）と、
目標吸着量と、目標吸着量を得るための吸着時間とが関連付けられた複数の吸着量変化データが記憶された記憶部（１８）と、を備え、
複数の吸着量変化データは、変化した目標吸着量に関連付けられた吸着時間が異なるものであり、
制御装置は、センサを介した検出結果である回収量に相関する相関値を目標吸着量として、吸着量変化データから吸着時間を取得するものであり、回収量に応じて、複数の吸着量変化データから吸着時間を取得するための使用データを選択する、二酸化炭素回収システム。

技術的思想２
記憶部は、複数の吸着量変化データとして、第１の吸着量変化データと、第２の吸着量変化データとを記憶しており、
第１の吸着量変化データは、目標吸着量の減少に伴って吸着時間が短くなるものであり、
第２の吸着量変化データは、目標吸着量の減少にかかわらず吸着時間が一定である、技術的思想１に記載の二酸化炭素回収システム。

技術的思想３
制御装置は、検出結果である回収量の変化に応じて目標吸着量を変更するものであり、目標吸着量を変更して最初に検出結果を得たタイミングに限って、回収量に応じて吸着量変化データの選択判定を行う、技術的思想１又は２に記載の二酸化炭素回収システム。

技術的思想４
制御装置は、回収量が変化して目標吸着量保持領域から外れた場合に目標吸着量を変更するものであり、目標吸着量を変更して最初の検出結果である回収量が目標吸着量保持領域内の場合は現在の使用データを保持し、目標吸着量を変更して最初の検出結果である回収量が目標吸着量保持領域から外れた場合は使用データを選択する、技術的思想３に記載の二酸化炭素回収システム。

技術的思想５
制御装置は、使用データが第２の吸着量変化データである場合、現在の吸着時間を保持し、使用データが第１の吸着量変化データである場合、第１の吸着量変化データにおける目標吸着量に関連付けられた吸着時間を取得する、技術的思想２～４のいずれか１つに記載の二酸化炭素回収システム。

１０：二酸化炭素回収システム
１０ａ～１０ｃ：サブシステム
１１，１１ａ～１１ｃ：流路開閉弁
１２，１２ａ～１２ｃ：回収器
１３：ポンプ
１４：流路切替弁
１５：センサ
１６：ＣＯ_２回収タンク
１７：制御装置
１８：記憶部
１９：送風機
２０ａ～２０ｃ：切替弁

Claims (5)

1. 電気化学反応によって、二酸化炭素を含有する混合ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収システムであって、
   回収した二酸化炭素を蓄えるための二酸化炭素回収タンク（１６）と、
   二酸化炭素を吸着可能な吸着材を含む作用極と、前記作用極と対をなす対極とを有する電気化学セルと、前記電気化学セルを収容する筐体とを有する回収器（１２）と、
   前記回収器から前記二酸化炭素回収タンクへと回収される二酸化炭素の回収量を検出するためのセンサ（１５）と、
   二酸化炭素の吸着が行われる吸着モードの実行時において、前記吸着材が二酸化炭素を吸着するように、前記吸着材が吸着可能な二酸化炭素の吸着量である目標吸着量に対応する吸着時間の間だけ前記作用極と前記対極との間に第１の電位を印加するか、二酸化炭素の回収が行われる回収モードの実行時において、前記吸着材が吸着した二酸化炭素を脱離するように、前記回収量に対応する回収時間の間だけ前記作用極と前記対極との間に第２の電位を印加するかを制御する制御装置（１７）と、
   前記目標吸着量と、前記目標吸着量を得るための前記吸着時間とが関連付けられた複数の吸着量変化データが記憶された記憶部（１８）と、を備え、
   複数の前記吸着量変化データは、変化した前記目標吸着量に関連付けられた前記吸着時間が異なるものであり、
   前記制御装置は、前記センサを介した検出結果である前記回収量に相関する相関値を前記目標吸着量として、前記吸着量変化データから前記吸着時間を取得するものであり、前記回収量に応じて、複数の前記吸着量変化データから前記吸着時間を取得するための使用データを選択する、二酸化炭素回収システム。
2. 前記記憶部は、複数の前記吸着量変化データとして、第１の吸着量変化データと、第２の吸着量変化データとを記憶しており、
   前記第１の吸着量変化データは、前記目標吸着量の減少に伴って前記吸着時間が短くなるものであり、
   前記第２の吸着量変化データは、前記目標吸着量の減少にかかわらず前記吸着時間が一定である、請求項１に記載の二酸化炭素回収システム。
3. 前記制御装置は、前記検出結果である前記回収量の変化に応じて前記目標吸着量を変更するものであり、前記目標吸着量を変更して最初に前記検出結果を得たタイミングに限って、前記回収量に応じて前記吸着量変化データの選択判定を行う、請求項１又は２に記載の二酸化炭素回収システム。
4. 前記制御装置は、前記回収量が変化して目標吸着量保持領域から外れた場合に前記目標吸着量を変更するものであり、前記目標吸着量を変更して最初の前記検出結果である前記回収量が前記目標吸着量保持領域内の場合は現在の前記使用データを保持し、前記目標吸着量を変更して最初の前記検出結果である前記回収量が前記目標吸着量保持領域から外れた場合は前記使用データを選択する、請求項３に記載の二酸化炭素回収システム。
5. 前記制御装置は、前記使用データが前記第２の吸着量変化データである場合、現在の前記吸着時間を保持し、前記使用データが前記第１の吸着量変化データである場合、前記第１の吸着量変化データにおける前記目標吸着量に関連付けられた前記吸着時間を取得する、請求項２に記載の二酸化炭素回収システム。

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