KR20230142574A - 운전 지원 장치, 운전 지원 시스템, 운전 지원 방법 및 운전 지원 프로그램 - Google Patents
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Abstract
하나 또는 복수의 전해조에 의해, 미리 정해진 기간에 생산되는 생산물의 목표 생산량을 취득하는 생산량 취득부와, 하나 또는 복수의 전해조가 갖는 이온 교환막이 갱신된 경우의 생산물의 최대 생산량으로서, 하나 또는 복수의 전해조에 의해 기간에 생산되는 생산물의 최대 생산량을 산출하는 생산량 산출부와, 최대 생산량이 목표 생산량 이상이 되는 기간을 특정하는 기간 특정부를 구비하는 운전 지원 장치를 제공한다.
Description
본 발명은, 운전 지원 장치, 운전 지원 시스템, 운전 지원 방법 및 운전 지원 프로그램에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 「본 실시형태의 이온 교환막의 갱신 방법은, 양극측 개스킷과 음극측 개스킷 사이에 상기 이온 교환막을 끼우는 공정을 갖고, ···」라고 기재되어 있다(단락 0052).
이온 교환막 등을 구비한 전해 장치에 있어서는, 이온 교환막 등의 성능이 열화하면 전해 장치에 의해 생산되는 생산물의 생산 효율이 저하되기 쉽다. 이 때문에, 성능이 열화한 이온 교환막은 교환되는 것이 바람직하다. 한편, 이온 교환막을 교환하는 경우, 전해 장치의 가동을 정지시키는 경우가 있다. 전해 장치의 가동을 정지시킨 경우, 정지시킨 기간에 있어서 생산물은 생산되지 않게 되므로, 생산물의 생산량은, 전해 장치의 가동을 정지시키지 않는 경우와 비교하여 작아진다. 이 때문에, 이온 교환막의 교환은, 전해 장치의 가동에 드는 비용이 최소가 되는 타이밍에 실시되는 것이 바람직하다.
전해 장치에 의해 생산되는 생산물의 생산 계획에 있어서는, 생산물의 생산량은 시기에 의존하는 경우가 있다. 이 때문에, 이온 교환막의 교환은, 생산물의 생산 계획을 충족시킬 수 있는 시기에 실시되는 것이 바람직하다. 따라서, 전해 장치의 운전을 지원하는 운전 지원 장치는, 전해 장치의 가동에 따르는 총비용을 가능한 한 저하시키면서, 생산물의 생산 계획을 충족시킬 수 있는, 이온 교환막의 교환 시기를 특정 가능한 것이 바람직하다.
본 발명의 제1 양태에서는, 운전 지원 장치를 제공한다. 운전 지원 장치는, 하나 또는 복수의 전해조에 의해, 미리 정해진 기간에 생산되는 생산물의 목표 생산량을 취득하는 생산량 취득부와, 하나 또는 복수의 전해조가 갖는 이온 교환막이 갱신된 경우의 생산물의 최대 생산량으로서, 하나 또는 복수의 전해조에 의해 기간에 생산되는 생산물의 최대 생산량을 산출하는 생산량 산출부와, 최대 생산량이 목표 생산량 이상이 되는 기간을 특정하는 기간 특정부를 구비한다.
운전 지원 장치는, 하나 또는 복수의 전해조의 가동에 드는 비용을 산출하는 비용 산출부를 더 구비해도 좋다. 기간 특정부는, 최대 생산량이 목표 생산량 이상이 되는 기간 중, 비용이 최소가 되는 타이밍을 더 특정해도 좋다.
복수의 전해조는, 각각 이온 교환막에 의해 구획된 양극실 및 음극실을 가져도 좋다. 양극실에는 알칼리 금속의 염화물의 수용액이 도입되고 음극실로부터는 알칼리 금속의 수산화물의 수용액이 도출되어도 좋다. 운전 지원 장치는, 복수의 전해조의 각각에 공급하는 전류로서, 복수의 전해조에 의해 기간에 생산되는 생산물의 생산량이 최대가 되거나, 복수의 전해조에 의해 기간에 소비되는 전력량이 최소가 되거나, 양극실에 도입된 알칼리 금속의 염화물로서 음극실로부터 도출되는 알칼리 금속의 수산화물의 수용액에 포함되는 알칼리 금속의 염화물의 질량이 최소가 되거나, 또는, 양극실로부터 도출되는 염소에 포함되는 산소의 질량이 최소가 되는 전류를 산출하는 전류 산출부와, 전류 산출부에 의해 산출된 전류를, 복수의 전해조의 각각에 공급하는 전류 공급부를 더 구비해도 좋다.
운전 지원 장치는, 전력량 취득부를 더 구비해도 좋다. 전력량 취득부는, 복수의 전해조의 각각이 생산물을 생산하는 전력량을 취득해도 좋다. 전류 산출부는, 전력량이 미리 정해진 전력량 미만인 경우에, 생산물의 생산량이 최대가 되거나, 또는, 알칼리 금속의 염화물의 질량 또는 산소의 질량이 최소가 되는 전류를 산출해도 좋다.
운전 지원 장치는, 복수의 전해조 중, 전력량이 최대인 전해조를 특정하는 전해조 특정부를 더 구비해도 좋다.
전력량 취득부는, 복수의 전해조에서의 합계의 전력량을 취득해도 좋다. 전해조 특정부는, 미리 정해진 기간에서의 합계의 전력량이 최소인 경우에 있어서, 전력량이 최대인 전해조를 특정해도 좋다.
운전 지원 장치는, 복수의 전해조 중, 전해조의 전류 효율이 가장 낮은 전해조를 특정하는 전해조 특정부를 더 구비해도 좋다.
전류 산출부는, 알칼리 금속의 염화물의 질량 또는 산소의 질량이 미리 정해진 농도 미만인 경우에, 생산물의 생산량이 최대가 되거나, 또는, 전력량이 최소가 되는 전류를 산출해도 좋다.
전류 산출부는, 복수의 전해조에 의한, 미리 정해진 기간에서의 생산물의 총생산량이 최대가 되는, 복수의 전해조의 각각에 대한 전류를 산출해도 좋다.
운전 지원 장치는, 전해조 특정부를 더 구비해도 좋다. 생산량 취득부는, 복수의 전해조의 각각에 의해 기간에 생산되는 생산물의 생산량을 더 취득해도 좋다. 생산량 산출부는, 복수의 전해조의 각각에 의해 기간에 생산되는 생산물의 생산량을 더 산출해도 좋다. 전해조 특정부는, 생산량 취득부에 의해 취득된 생산물의 생산량과, 생산량 산출부에 의해 산출된 생산물의 생산량에 기초하여, 복수의 전해조 중 이온 교환막을 갱신하는 전해조를 특정해도 좋다.
전해조 특정부는, 복수의 전해조 중, 생산량 취득부에 의해 취득된 생산물의 생산량이 최소인 전해조를 특정해도 좋다.
양극실로부터는, 알칼리 금속의 염화물의 수용액이 도출되어도 좋다. 운전 지원 장치는, 양극실에 도입되는 알칼리 금속의 염화물의 수용액의 pH 및 양극실로부터 도출되는 알칼리 금속의 염화물의 수용액의 pH를 취득하는 pH 취득부를 더 구비해도 좋다. 전해조 특정부는, pH 취득부에 의해 취득된 알칼리 금속의 염화물의 수용액의 pH에 기초하여, 복수의 전해조 중 이온 교환막을 갱신하는 전해조를 특정해도 좋다.
운전 지원 장치는, 복수의 전해조의 각각에서의 이온 교환막의 열화 속도를 취득하는 열화 속도 취득부를 더 구비해도 좋다. 전해조 특정부는, 이온 교환막의 열화 속도에 기초하여, 복수의 전해조 중 이온 교환막을 갱신하는 전해조를 특정해도 좋다.
복수의 전해조의 각각에서의 이온 교환막 중, 하나의 이온 교환막의 열화 속도가 미리 정해진 열화 속도 이상인 경우, 전해조 특정부는, 하나의 이온 교환막을 갖는 전해조를 특정해도 좋다.
생산량 산출부는, 전해조 특정부에 의해 특정된 하나의 이온 교환막이 갱신된 경우의, 생산물의 최대 생산량을 더 산출해도 좋다. 기간 특정부는, 최대 생산량이 목표 생산량 이상이 되는 기간을 더 특정해도 좋다.
알칼리 금속의 염화물은, 염화나트륨 또는 염화칼륨이어도 좋다. 알칼리 금속의 염화물이 염화나트륨인 경우, 알칼리 금속의 수산화물은 수산화나트륨이어도 좋다. 알칼리 금속의 염화물이 염화칼륨인 경우, 알칼리 금속의 수산화물은 수산화칼륨이어도 좋다.
본 발명의 제2 양태에서는, 운전 지원 시스템을 제공한다. 운전 지원 시스템은, 운전 지원 장치와, 하나 또는 복수의 전해조를 구비한다.
본 발명의 제3 양태에서는, 운전 지원 방법을 제공한다. 운전 지원 방법은, 생산량 취득부가, 하나 또는 복수의 전해조에 의해 미리 정해진 기간에 생산되는 생산물의 목표 생산량을 취득하는 생산량 취득 단계와, 생산량 산출부가, 하나 또는 복수의 전해조가 갖는 이온 교환막이 갱신된 경우의 생산물의 최대 생산량으로서, 하나 또는 복수의 전해조에 의해 기간에 생산되는 생산물의 최대 생산량을 산출하는 최대 생산량 산출 단계와, 기간 특정부가, 미리 정해진 기간 중, 최대 생산량이 목표 생산량 이상이 되는 기간을 특정하는 기간 특정 단계를 구비한다.
본 발명의 제4 양태에서는, 운전 지원 프로그램을 제공한다. 운전 지원 프로그램은, 컴퓨터에, 하나 또는 복수의 전해조에 의해, 미리 정해진 기간에 생산되는 생산물의 목표 생산량을 취득하는 생산량 취득 기능과, 하나 또는 복수의 전해조가 갖는 이온 교환막이 갱신된 경우의 생산물의 최대 생산량으로서, 하나 또는 복수의 전해조에 의해 기간에 생산되는 생산물의 최대 생산량을 산출하는 생산량 산출 기능과, 최대 생산량이 목표 생산량 이상이 되는 기간을 특정하는 기간 특정 기능을 실행시킨다.
또, 상기 발명의 개요는, 본 발명의 특징 전부를 열거한 것은 아니다. 또한, 이들 특징군의 서브 컴비네이션도 또한 발명이 될 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 전해 장치(200)의 일례를 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시되는 전해 장치(200)를 X축 방향에서 본 도면이다.
도 3은 도 2에서의 하나의 전해셀(91)의 상세한 일례를 도시하는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시되는 전해셀(91)에서의 이온 교환막(84)의 근방을 확대한 도면이다.
도 5는 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 운전 지원 장치(100)의 블록도의 일례를 도시하는 도면이다.
도 6은 시간 t와 생산량 Pa의 관계의 일례 및 시간 t와 비용 C의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 운전 지원 장치(100)의 블록도의 다른 일례를 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 운전 지원 장치(100)의 블록도의 다른 일례를 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 운전 지원 장치(100)의 블록도의 다른 일례를 도시하는 도면이다.
도 10은 표시부(62)에서의 표시 양태의 일례를 도시하는 도면이다.
도 11은 제2 조건 Cd2가 선택된 경우의, 표시부(62)의 표시 양태의 일례를 도시하는 도면이다.
도 12는 운전 조건 Cda 및 최적 운전 조건 Cdb의 일례를 도시하는 도면이다.
도 13은 제2 조건 Cd2가 선택된 경우의, 표시부(62)의 표시 양태의 다른 일례를 도시하는 도면이다.
도 14는 제1 조건 Cd1 및 제2 조건 Cd2가 선택된 경우의, 표시부(62)의 표시 양태의 다른 일례를 도시하는 도면이다.
도 15는 제1 조건 Cd1 및 제2 조건 Cd2가 선택된 경우의, 표시부(62)의 표시 양태의 다른 일례를 도시하는 도면이다.
도 16은 운전 조건 Cda 및 최적 운전 조건 Cdb의 경우의, 시간 t와 전력량 Pw의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
도 17은 제1 조건 Cd1 및 제2 조건 Cd2가 선택된 경우의, 표시부(62)의 표시 양태의 다른 일례를 도시하는 도면이다.
도 18은 제1 조건 Cd1 및 제2 조건 Cd2가 선택된 경우의, 표시부(62)의 표시 양태의 다른 일례를 도시하는 도면이다.
도 19는 운전 조건 Cda 및 최적 운전 조건 Cdb의 경우의, 시간 t와 생산물 P의 품질의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
도 20은 최적 운전 조건 Cdb의 도출 방법의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 21은 시간 t와 셀 전압 CV의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
도 22는 시간 t와 전류 효율 CE의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
도 23은 최적 운전 조건 Cdb 도출 방법의 일례를 도시하는 플로우차트이다.
도 24는 운전 조건 Cda의 경우 및 최적 운전 조건 Cdb의 경우의, 이온 교환막(84)(도 3 참조)의 갱신 시기의 일례를 도시하는 도면이다.
도 25는 도 23에 도시되는 최적 운전 조건 Cdb 도출 방법을 반복하여 실행하는 경우의 플로우의 일례를 도시하는 도면이다.
도 26은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 운전 지원 방법의 일례를 도시하는 플로우차트이다.
도 27은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 운전 지원 방법의 일례를 도시하는 플로우차트이다.
도 28은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 운전 지원 시스템(300)의 일례를 도시하는 도면이다.
도 29는 본 발명의 실시형태에 따른 운전 지원 장치(100)가 전체적 또는 부분적으로 구현화되어도 좋은 컴퓨터(2200)의 일례를 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시되는 전해 장치(200)를 X축 방향에서 본 도면이다.
도 3은 도 2에서의 하나의 전해셀(91)의 상세한 일례를 도시하는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시되는 전해셀(91)에서의 이온 교환막(84)의 근방을 확대한 도면이다.
도 5는 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 운전 지원 장치(100)의 블록도의 일례를 도시하는 도면이다.
도 6은 시간 t와 생산량 Pa의 관계의 일례 및 시간 t와 비용 C의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 운전 지원 장치(100)의 블록도의 다른 일례를 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 운전 지원 장치(100)의 블록도의 다른 일례를 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 운전 지원 장치(100)의 블록도의 다른 일례를 도시하는 도면이다.
도 10은 표시부(62)에서의 표시 양태의 일례를 도시하는 도면이다.
도 11은 제2 조건 Cd2가 선택된 경우의, 표시부(62)의 표시 양태의 일례를 도시하는 도면이다.
도 12는 운전 조건 Cda 및 최적 운전 조건 Cdb의 일례를 도시하는 도면이다.
도 13은 제2 조건 Cd2가 선택된 경우의, 표시부(62)의 표시 양태의 다른 일례를 도시하는 도면이다.
도 14는 제1 조건 Cd1 및 제2 조건 Cd2가 선택된 경우의, 표시부(62)의 표시 양태의 다른 일례를 도시하는 도면이다.
도 15는 제1 조건 Cd1 및 제2 조건 Cd2가 선택된 경우의, 표시부(62)의 표시 양태의 다른 일례를 도시하는 도면이다.
도 16은 운전 조건 Cda 및 최적 운전 조건 Cdb의 경우의, 시간 t와 전력량 Pw의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
도 17은 제1 조건 Cd1 및 제2 조건 Cd2가 선택된 경우의, 표시부(62)의 표시 양태의 다른 일례를 도시하는 도면이다.
도 18은 제1 조건 Cd1 및 제2 조건 Cd2가 선택된 경우의, 표시부(62)의 표시 양태의 다른 일례를 도시하는 도면이다.
도 19는 운전 조건 Cda 및 최적 운전 조건 Cdb의 경우의, 시간 t와 생산물 P의 품질의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
도 20은 최적 운전 조건 Cdb의 도출 방법의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 21은 시간 t와 셀 전압 CV의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
도 22는 시간 t와 전류 효율 CE의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
도 23은 최적 운전 조건 Cdb 도출 방법의 일례를 도시하는 플로우차트이다.
도 24는 운전 조건 Cda의 경우 및 최적 운전 조건 Cdb의 경우의, 이온 교환막(84)(도 3 참조)의 갱신 시기의 일례를 도시하는 도면이다.
도 25는 도 23에 도시되는 최적 운전 조건 Cdb 도출 방법을 반복하여 실행하는 경우의 플로우의 일례를 도시하는 도면이다.
도 26은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 운전 지원 방법의 일례를 도시하는 플로우차트이다.
도 27은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 운전 지원 방법의 일례를 도시하는 플로우차트이다.
도 28은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 운전 지원 시스템(300)의 일례를 도시하는 도면이다.
도 29는 본 발명의 실시형태에 따른 운전 지원 장치(100)가 전체적 또는 부분적으로 구현화되어도 좋은 컴퓨터(2200)의 일례를 도시하는 도면이다.
이하, 발명의 실시형태를 통해 본 발명을 설명하지만, 이하의 실시형태는 청구범위에 따른 발명을 한정하는 것이 아니다. 또한, 실시형태 중에서 설명되어 있는 특징의 조합 모두가 발명의 해결 수단에 필수적인 것은 아니다.
도 1은, 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 전해 장치(200)의 일례를 도시하는 도면이다. 본 예의 전해 장치(200)는, 복수의 전해조(90)(전해조(90-1)∼전해조(90-M). M은 2 이상의 정수)를 구비한다. 전해조(90)는, 전해액을 전기 분해하는 조이다. 본 예의 전해 장치(200)는, 도입관(92), 도입관(93), 도출관(94) 및 도출관(95)을 구비한다. 도입관(92) 및 도입관(93)은, 복수의 전해조(90)의 각각에 접속된다. 도출관(94) 및 도출관(95)은, 복수의 전해조(90)의 각각에 접속된다.
복수의 전해조(90)의 각각에는 액체(70)가 도입된다. 액체(70)는, 도입관(92)을 통과한 후, 복수의 전해조(90)의 각각에 도입되어도 좋다. 액체(70)는, 알칼리 금속의 염화물의 수용액이다. 알칼리 금속은, 원소주기표 제1족에 속하는 원소이다. 액체(70)는, NaCl(염화나트륨) 수용액 또는 KCl(염화칼륨) 수용액이어도 좋다. 복수의 전해조(90)의 각각에는 액체(72)가 도입된다. 액체(72)는, 도입관(93)을 통과한 후, 복수의 전해조(90)의 각각에 도입되어도 좋다. 액체(72)는 알칼리 금속의 수산화물의 수용액이다. 액체(70)가 NaCl(염화나트륨) 수용액인 경우, 액체(72)는 NaOH(수산화나트륨) 수용액이다. 액체(70)가 KCl(염화칼륨) 수용액인 경우, 액체(72)는 KOH(수산화칼륨) 수용액이다.
복수의 전해조(90)의 각각으로부터는, 액체(76) 및 기체(78)(후술)가 도출된다. 액체(76) 및 기체(78)(후술)는, 도출관(95)을 통과한 후, 전해 장치(200)의 외부에 도출되어도 좋다. 액체(76)는 알칼리 금속의 수산화물의 수용액이다. 액체(70)가 NaCl(염화나트륨) 수용액인 경우, 액체(76)는 NaOH(수산화나트륨) 수용액이다. 액체(70)가 KCl(염화칼륨) 수용액인 경우, 액체(76)는 KOH(수산화칼륨) 수용액이다. 본 예에 있어서, 기체(78)(후술)는 H2(수소)이다.
복수의 전해조(90)의 각각으로부터는, 액체(74) 및 기체(77)(후술)가 도출된다. 액체(74) 및 기체(77)(후술)는, 도출관(94)을 통과한 후, 전해 장치(200)의 외부에 도출되어도 좋다. 액체(74)는 알칼리 금속의 염화물의 수용액이다. 액체(70)가 NaCl(염화나트륨) 수용액인 경우, 액체(74)는 NaCl(염화나트륨) 수용액이다. 액체(70)가 KCl(염화칼륨) 수용액인 경우, 액체(74)는 KCl(염화칼륨) 수용액이다. 본 예에 있어서, 기체(77)(후술)는 Cl2(염소)이다.
본 예에 있어서, 복수의 전해조(90)는, 미리 정해진 방향으로 배열되어 있다. 본 명세서에 있어서, 복수의 전해조(90)의 미리 정해진 배열 방향을 X축 방향으로 한다. 본 명세서에 있어서, X축 방향에 직교하고 또한 도입관(92)으로부터 도출관(94)으로 향하는 방향을 Z축으로 한다. 본 명세서에 있어서, X축에 직교하고 또한 Z축 방향에 직교하는 방향을 Y축으로 한다. Z축 방향은 연직 방향에 평행해도 좋고, XY면은 수평면이어도 좋다.
도 2는, 도 1에 도시되는 전해 장치(200)를 X축 방향에서 본 도면이다. 도 2에 있어서는, 전해조(90-M)를 예로 설명한다. 하나의 전해조(90)는, 복수의 전해셀(91)(전해셀(91-1)∼전해셀(91-N). N은 2 이상의 정수)을 구비해도 좋다. N은, 예컨대 50이다. 본 예에 있어서는, 전해조(90-1)∼전해조(90-M)의 각각이, 복수의 전해셀(91)을 구비하고 있다.
도입관(92) 및 도입관(93)은, 전해셀(91-1)∼전해셀(91-N)의 각각에 접속된다. 전해셀(91-1)∼전해셀(91-N)의 각각에는 액체(70)가 도입된다. 액체(70)는, 도입관(92)을 통과한 후, 전해셀(91-1)∼전해셀(91-N)의 각각에 도입되어도 좋다. 전해셀(91-1)∼전해셀(91-N)의 각각에는 액체(72)가 도입된다. 액체(72)는, 도입관(93)을 통과한 후, 전해셀(91-1)∼전해셀(91-N)의 각각에 도입되어도 좋다.
도출관(94) 및 도출관(95)은, 전해셀(91-1)∼전해셀(91-N)의 각각에 접속된다. 전해셀(91-1)∼전해셀(91-N)의 각각으로부터는, 액체(76) 및 기체(78)(후술)가 도출된다. 액체(76) 및 기체(78)(후술)는, 도출관(95)을 통과한 후, 전해 장치(200)의 외부에 도출되어도 좋다. 전해셀(91-1)∼전해셀(91-N)의 각각으로부터는, 액체(74) 및 기체(77)(후술)가 도출된다. 액체(74) 및 기체(77)(후술)는, 도출관(94)을 통과한 후, 전해 장치(200)의 외부에 도출되어도 좋다.
도 3은, 도 2에서의 하나의 전해셀(91)의 상세의 일례를 도시하는 도면이다. 본 예의 전해셀(91)은, 양극(80), 음극(82) 및 이온 교환막(84)을 갖는다. 전해셀(91)은, 이온 교환막(84)에 의해 구획된 양극실(79) 및 음극실(98)을 갖는다. 양극실(79)에는 양극(80)이 배치된다. 음극실(98)에는 음극(82)이 배치된다. 양극실(79)에는, 도입관(92) 및 도출관(94)이 접속되어 있다. 음극실(98)에는, 도입관(93) 및 도출관(95)이 접속되어 있다.
이온 교환막(84)은, 이온 교환막(84)에 배치된 이온과는 동일한 부호의 이온의 통과를 저지하고, 상이한 부호의 이온만을 통과시키는, 막형상의 물질이다. 본 예에 있어서는, 이온 교환막(84)은, 이온 교환막(84)에 배치된 음이온(후술하는 음이온기(86))과 동일한 부호의 이온(즉 음이온)의 통과를 저지하고, 상이한 부호의 이온(즉 양이온)만을 통과시키는 양이온 교환막이다. 액체(70)가 NaCl(염화나트륨) 수용액이고, 액체(72)가 알칼리 금속의 수산화물의 수용액인 경우, 이온 교환막(84)은, Na+(나트륨 이온)을 통과시키고, OH-(수산화물 이온) 및 Cl-(염화물 이온)의 통과를 저지하는 막이다.
양극(80) 및 음극(82)은, 각각 미리 정해진 정(正)의 전위 및 부(負)의 전위로 유지되어도 좋다. 양극실(79)에 도입된 액체(70), 및 음극실(98)에 도입된 액체(72)는, 양극(80)과 음극(82) 사이의 전위차에 의해 전기 분해된다. 양극(80)에 있어서는, 다음 화학 반응이 일어난다.
[화학식 1]
2Cl-→Cl2+2e-
액체(70)가 NaCl(염화나트륨) 수용액인 경우, NaCl(염화나트륨)은, Na+(나트륨 이온)와 Cl-(염화물 이온)로 전리되어 있다. 양극(80)에 있어서는, 화학식 1에 나타나는 화학 반응에 의해 염소 가스(Cl2)가 생성된다. Na+(나트륨 이온)는, 음극(82)으로부터의 인력에 의해, 양극실(79)로부터 이온 교환막(84)을 경유한 후 음극실(98)로 이동한다.
양극실(79)에 있어서는, 액체(73)가 체류하고 있어도 좋다. 액체(73)는, 알칼리 금속의 염화물의 수용액이다. 본 예에 있어서, 액체(73)는 NaCl(염화나트륨) 수용액인 것으로 한다. 액체(73)의 Na+(나트륨 이온) 농도 및 Cl-(염화물 이온) 농도는, 액체(70)의 Na+(나트륨 이온) 농도 및 Cl-(염화물 이온) 농도보다 작아도 좋다.
음극(82)에 있어서는, 다음 화학 반응이 일어난다.
[화학식 2]
2H2O+2e-→H2+2OH-
음극실(98)에는, 액체(75)가 체류하고 있어도 좋다. 액체(75)는, 알칼리 금속의 수산화물의 수용액이다. 본 예에 있어서는, 액체(75)는 NaOH(수산화나트륨) 수용액이다. 본 예에 있어서는, 음극(82)에서는, 화학식 2에 나타낸 화학 반응에 의해, 수소 가스(H2)와 수산화물 이온(OH-)이 생성된다. 본 예에 있어서는, 음극실(98)에는, 화학식 2에 나타낸 화학 반응으로부터 생성된 수산화물 이온(OH-)과, 양극실(79)로부터 이동한 Na+(나트륨 이온)이 용해된 액체(75)가 체류하고 있다.
도 4는, 도 3에 도시되는 전해셀(91)에서의 이온 교환막(84)의 근방을 확대한 도면이다. 본 예의 이온 교환막(84)에는 음이온기(86)가 고정되어 있다. 음이온은 음이온기(86)에 의해 반발되기 때문에, 이온 교환막(84)을 통과하기 어렵다. 본 예에 있어서, 상기 음이온은 Cl-(염화물 이온)이다. 양이온(71)은 음이온기(86)에 의해 반발되지 않기 때문에, 이온 교환막(84)을 통과할 수 있다. 본 예에 있어서, 양이온(71)은 Na+(나트륨 이온)이다.
도 5는, 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 운전 지원 장치(100)의 블록도의 일례를 도시하는 도면이다. 운전 지원 장치(100)는, 전해 장치(200)(도 1 참조)의 운전을 지원한다. 운전 지원 장치(100)는, 생산량 취득부(10), 생산량 산출부(20), 기간 특정부(30) 및 제어부(40)를 구비한다. 기간 특정부(30)에 대해서는 후술한다. 운전 지원 장치(100)는, 입력부(60), 표시부(62) 및 비용 산출부(50)를 구비해도 좋다. 또한, 제어부(40)는, 표시부(62)를 제어하는 표시 제어부를 포함해도 좋다.
운전 지원 장치(100)는, 일례로서 CPU, 메모리 및 인터페이스 등을 구비하는 컴퓨터이다. 제어부(40)는 상기 CPU여도 좋다.
생산량 취득부(10)는, 하나 또는 복수의 전해조(90)(도 1 참조)에 의해, 미리 정해진 기간에 생산되는 생산물의 목표 생산량을 취득한다. 상기 생산물을, 생산물 P로 한다. 본 예에 있어서는, 생산물 P는 NaOH(수산화나트륨) 및 Cl2(염소)의 적어도 한쪽이다. 미리 정해진 기간이란, 상기 생산물의 생산 계획에 기초하는 기간이어도 좋다. 상기 미리 정해진 기간을 기간 T로 한다. 생산물 P의 목표 생산량이란, 기간 T에서의 생산물 P의 하한의 생산량이어도 좋다. 생산물 P의 생산량 및 목표 생산량을, 각각 생산량 Pa 및 목표 생산량 Pg으로 한다.
각각의 전해조(90)에서의 생산량 Pa는, 하기 식 1에서 산출될 수 있다.
A는 상수이다. 생산물 P가 NaCl(염화나트륨)인 경우, A는 예컨대 1.492다. 생산물 P가 KCl(염화칼륨)인 경우, A는 예컨대 2.093이다.
식(1)에 있어서, Ie는 하나의 전해조(90)에서의 전류이며, CE는 하나의 전해조(90)에서의 전류 효율(후술)이며, n은 전해조(90)에서의 전해셀(91)의 수이다. 도 1의 예에 있어서는, n=M이다. 전류 Ie는, 전해 장치(200)를 제어하는 통합 생산 제어 시스템 DCS(Distributed Control System)으로부터 취득될 수 있다. 전류 효율 CE는, 전류 Ie, 전해조(90)에서의 전해셀(91)의 수 n, 생성되는 염소 가스 중의 산소 농도, 및, 양극실(79)에 공급되는 알칼리 금속의 염화물의 수용액(도 3에서의 액체(70))의 산도, 양극실(79)로부터 배출되는 알칼리 금속의 염화물의 수용액(도 3에서의 액체(74))의 산도, ClO-(차아염소산 이온)의 생성량, 및, ClO3 -(염소산 이온)의 생성량으로부터 산출될 수 있다.
전류 효율 CE는, 양극실(79)에 공급되는 액체(70)의 산도와, 양극실(79)로부터 배출되는 액체(74)의 산도의 산도차에 의한 손실(CEHCl), O2(산소) 발생에 의한 전류 효율 CE의 손실(CEO2), ClO-(차아염소산 이온) 생성에 의한 전류 효율 CE의 손실(CEClO) 및 ClO3 -(염소산 이온) 생성에 의한 전류 효율 CE의 손실(CEClO3)을, 100%로부터 빼는 것에 의해 산출될 수 있다.
식(2-2)에 있어서, F는 페러데이 정수(=26.8 A·hr/mol)이다.
식(2-2)에 있어서, AC(mol/hr)는, 양극실(79)에 공급되는 알칼리 금속의 염화물의 수용액(도 3에서의 액체(70))의 산도와, 양극실(79)로부터 배출되는 알칼리 금속의 염화물의 수용액(도 3에서의 액체(74))의 산도차이다.
양극실(79)에 공급되는 알칼리 금속의 염화물의 수용액(도 3에서의 액체(70))의 산도를 Dh1로 하고, 양극실(79)로부터 배출되는 알칼리 금속의 염화물의 수용액(도 3에서의 액체(74))의 산도를 Dh2로 한다. 양극실(79)에 공급되는 알칼리 금속의 염화물의 수용액(도 3에서의 액체(70))의 유량을 V(L/hr)로 하고, 양극실(79)로부터 배출되는 알칼리 금속의 염화물의 수용액(도 3에서의 액체(74))의 유량을 V''(L/hr)로 한다. 식(2-3)에서의 AC는, 이하의 식(3)으로 표시된다.
염소(Cl2)(도 3에서의 기체(77))에 포함되는 O2(산소)의 농도를 Do로 하면, 식(2-1)에서의 O2(산소) 발생에 의한 전류 효율 CE의 손실(CEO2)은, 이하의 식(4)로 표시된다.
양극실(79)에 공급되는 알칼리 금속의 염화물의 수용액(도 3에서의 액체(70))의 ClO-(차아염소산 이온)의 몰 농도를 Dm1로 하고, 양극실(79)로부터 배출되는 알칼리 금속의 염화물의 수용액(도 3에서의 액체(74))의 ClO-(차아염소산 이온)의 몰 농도를 Dm2로 하면, 식(2-1)에서의 ClO-(차아염소산 이온) 생성에 의한 전류 효율 CE의 손실(CEClO)는, 이하의 식(5)로 표시된다.
양극실(79)에 공급되는 알칼리 금속의 염화물의 수용액(도 3에서의 액체(70))의 ClO3 -(염소산 이온)의 몰 농도를 Dm1'로 하고, 양극실(79)로부터 배출되는 알칼리 금속의 염화물의 수용액(도 3에서의 액체(74))의 ClO3 -(염소산 이온)의 몰 농도를 Dm2'로 하면, 식(2-1)에서의 ClO3 -(염소산 이온) 생성에 의한 전류 효율 CE의 손실(CEClO3)은, 이하의 식(6)으로 표시된다.
목표 생산량 Pg은, 입력부(60)에 의해 입력되어도 좋다. 운전 지원 장치(100)의 사용자는, 목표 생산량 Pg를 입력부(60)에 의해 입력해도 좋다. 입력부(60)는, 예컨대 키보드, 마우스 등이다.
생산량 산출부(20)는, 이온 교환막(84)(도 3 및 도 4 참조)이 갱신된 경우의 생산물 P의 최대 생산량(후술하는 갱신 후 최대 생산량(생산량 Pm2))을 산출한다. 상기 최대 생산량은, 전해조(90)에 의해 기간 T에 생산되는 생산물 P의 최대 생산량이다. 상기 최대 생산량을 최대 생산량 Pm으로 한다. 또, 생산량 산출부(20)는, 전해조(90)(도 1 및 도 2 참조)의 부재이며, 이온 교환막(84) 이외의 부재가 갱신된 경우의 생산물 P의 최대 생산량을 산출해도 좋다.
이온 교환막(84)이 갱신된 경우란, 예컨대, 이온 교환막(84)의 성능이 열화한 경우에 있어서, 성능이 열화한 상기 이온 교환막(84)이 새로운 이온 교환막(84)으로 갱신된 경우이다. 성능이 열화한 이온 교환막(84)을 새로운 이온 교환막(84)으로 갱신한다는 것은, 성능이 열화한 이온 교환막(84)이 전해조(90)를 새로운 이온 교환막(84)으로 교환하는 것을 가리켜도 좋다.
전술한 바와 같이, 이온 교환막(84)은 음이온기(86)에 의해 음이온을 반발한다. 이온 교환막(84)의 성능이란, 이온 교환막(84)이 음이온기(86)에 의해 음이온을 반발하는 능력을 가리킨다. 이온 교환막(84)의 성능이 열화한 경우란, 음이온기(86)에 양이온의 불순물이 부착되는 것에 의해, 음이온기(86)에 양이온의 불순물이 부착되지 않은 경우보다, 이온 교환막(84)이 음이온기(86)를 반발하는 능력이 열화한 경우를 가리킨다. 이온 교환막(84)의 성능은, 전해조(90)(도 1 및 도 2 참조)의 가동 시간에 따라 열화하기 쉽다.
최대 생산량이란, 전해 장치(200)가 이론상 생산물 P를 생산 가능한 생산량 Pa를 가리킨다. 본 예에 있어서는, 최대 생산량은, 복수의 전해조(90)의 각각에서의 최대 전류와 전류 효율로부터 산출된다. 상기 최대 전류 및 상기 전류 효율은, 전해 장치(200)가 가동되고 있는 경우에 있어서 측정된 전류의 최대치 및 전류 효율이어도 좋다. 예컨대, 최대 전류는 16.2 kA이다. 여기서, 전류 효율이란, 생산물 P의 이론상의 생산량 Pa에 대한 실제의 생산량의 비율을 가리킨다.
산출된 최대 생산량 Pm은, 표시부(62)에 표시되어도 좋다. 표시부(62)는, 예컨대 디스플레이, 모니터 등이다.
비용 산출부(50)는, 하나 또는 복수의 전해조(90)의 가동에 드는 비용을 산출한다. 상기 비용을 비용 C로 한다. 비용 C는, 전해 장치(200)(도 1 및 도 2 참조)의 가동을 위한 전기 비용, 및, 이온 교환막(84)의 성능이 완전히 열화하기 전에 상기 이온 교환막(84)이 교환된 경우의 이온 교환막(84)의 미상환 비용을 포함한다.
전해 장치(200)의 가동을 위한 전기 비용은, 각각의 전해조(90)에서의 소비 전력량에, 단위 소비 전력량당의 전기 비용을 적산하는 것에 의해 산출될 수 있다. 상기 소비 전력량은, 전해조(90)의 셀 전압 CV(후술)과, 전해조(90)에 흐르는 전류와, 가동 시간의 곱에 의해 산출될 수 있다. 전기 비용이 1일당의 전기 비용인 경우, 상기 가동 시간은 24시간이어도 좋다. 전해 장치(200)의 가동을 위한 전기 비용은, 복수의 전해조(90)의 합계의 전기 비용이어도 좋다.
비용 C는 또한, 전해 장치(200)의 보수(메인터넌스) 비용, 기회 손실 비용, 및, 이온 교환막(84)이 갱신되는 경우의 새로운 이온 교환막(84)의 매입 비용의 적어도 하나를 포함해도 좋다. 이온 교환막(84)이 갱신되는 경우, 전해 장치(200)가 가동 불가능한 기간이 발생할 수 있다. 기회 손실 비용이란, 전해 장치(200)가 가동 불가능한 기간이 발생한 경우에 있어서, 전해 장치(200)가 계속 가동되고 있으면 얻어졌을 생산물 P의 이익을 가리킨다.
도 6은, 시간 t와 생산량 Pa의 관계의 일례 및 시간 t와 비용 C의 관계의 일례를 도시하는 도면이다. 도 6에 있어서, 목표 생산량이 굵은 실선으로, 총비용이 이점쇄선으로, 갱신 전 최대 생산량이 일점쇄선으로, 갱신 후 최대 생산량이 큰 파선으로, 각각 도시되어 있다. 갱신 전 최대 생산량이란, 이온 교환막(84)이 갱신되지 않는 경우의, 전해조(90)에 의한 생산물 P의 최대 생산량 Pm이다. 상기 갱신 전 최대 생산량을 생산량 Pm1로 한다. 갱신 후 최대 생산량이란, 이온 교환막(84)이 갱신된 경우의, 전해조(90)에 의한 생산물 P의 최대 생산량 Pm이다. 상기 갱신 후 최대 생산량을 생산량 Pm2로 한다.
이온 교환막(84)이 갱신되는 경우, 전해 장치(200)의 가동이 일단 정지될 수 있다. 이 때문에, 이온 교환막(84)의 갱신에 따라, 전해조(90)를 가동할 수 없는 시간이 발생할 수 있다. 이 때문에, 생산량 Pm2는 생산량 Pm1보다 작아지기 쉽다. 생산량 Pm2는, 생산량 Pm1로부터, 전해조(90)를 가동할 수 있었다면 생산되었을 생산량을 공제한 생산량 Pa와 같다. 또, 전술한 바와 같이, 이온 교환막(84)의 성능은, 전해조(90)(도 1 및 도 2 참조)의 가동 시간에 따라 열화하기 쉽기 때문에, 생산량 Pm1 및 생산량 Pm2는, 시간 t의 경과에 따라 저하되기 쉽다.
시각 제로로부터 시각 t1까지의 기간 T를, 기간 T1로 한다. 시각 t1로부터 시각 t2까지의 기간 T를, 기간 T2로 한다. 시각 t2로부터 시각 t3까지의 기간 T를, 기간 T3으로 한다. 시각 t3으로부터 시각 t4까지의 기간 T를, 기간 T4로 한다. 본 예에 있어서는, 전술한 복수의 기간 T는, 기간 T1∼기간 T4를 포함한다. 기간 T1은 예컨대 1개월이고, 기간 T2∼기간 T4는 예컨대 2개월이다.
기간 T1에서의 목표 생산량 Pg를 목표 생산량 Pg1로 한다. 기간 T2 및 기간 T4에서의 목표 생산량 Pg를 목표 생산량 Pg2로 한다. 기간 T3에서의 목표 생산량 Pg를 목표 생산량 Pg3으로 한다. 본 예에 있어서, 목표 생산량 Pg2는 목표 생산량 Pg1보다 크고, 목표 생산량 Pg3은 목표 생산량 Pg1보다 작다.
기간 특정부(30)(도 5 참조)는, 이온 교환막(84)이 갱신된 경우의 생산물 P의 최대 생산량 Pm(생산량 Pm2)이 목표 생산량 Pg 이상이 되는 기간 T를 특정한다. 본 예에 있어서는, 기간 특정부(30)는, 기간 T1 및 기간 T3의 적어도 한쪽을 특정한다. 본 예에 있어서, 생산량 Pm1은, 기간 T1∼기간 T4에 있어서 목표 생산량 Pg보다 크다. 그러나, 본 예에 있어서, 생산량 Pm2는 기간 T2 및 기간 T4에 있어서 목표 생산량 Pg보다 작다. 이 때문에, 본 예에 있어서는, 이온 교환막(84)이 갱신된 경우, 기간 T2 및 기간 T4에 있어서 전해 장치(200)(도 1 및 도 2 참조)는 목표 생산량 Pg의 생산물 P를 생산할 수 없다. 도 6에 있어서, 기간 T2 및 기간 T4가 해칭으로 도시되어 있다. 본 예에 있어서, 이온 교환막(84)이 갱신된 경우, 기간 T1 및 기간 T3에 있어서는, 전해 장치(200)(도 1 및 도 2 참조)는 목표 생산량 Pg의 생산물 P를 생산할 수 있다.
운전 지원 장치(100)에 있어서는, 기간 특정부(30)(도 5 참조)가, 생산량 Pm2가 목표 생산량 Pg 이상이 되는 기간을 특정한다. 이 때문에, 운전 지원 장치(100)의 사용자는, 이온 교환막(84)을 갱신 가능한 기간 T를 알 수 있다. 또, 기간 T는, 표시부(62)에 표시되어도 좋다.
운전 지원 장치(100)가 컴퓨터인 경우, 상기 컴퓨터에는, 상기 컴퓨터를 운전 지원 장치(100)로서 기능시키기 위한 운전 지원 프로그램이 인스톨되어 있어도 좋다. 상기 컴퓨터에는, 하나 또는 복수의 전해조(90)에 의해, 미리 정해진 기간 T에 생산되는 생산물 P의 목표 생산량 Pg를 취득하는 생산량 취득 기능과, 이온 교환막(84)이 갱신된 경우의 생산물 P의 최대 생산량 Pm이며, 하나 또는 복수의 전해조(90)에 의해 기간 T에 생산되는 생산물 P의 최대 생산량 Pm을 산출하는 생산량 산출 기능과, 최대 생산량 Pm이 목표 생산량 Pg 이상이 되는 기간 T를 특정하는 기간 특정 기능을 실행시키기 위한 운전 지원 프로그램이 인스톨되어 있어도 좋다. 운전 지원 장치(100)가 컴퓨터인 경우, 상기 컴퓨터에는 후술하는 운전 지원 방법을 실행시키기 위해 운전 지원 프로그램이 인스톨되어 있어도 좋다.
이온 교환막(84)의 성능은 시간의 경과에 따라 열화하기 쉽기 때문에, 전해 장치(200)(도 1 및 도 2 참조)의 가동을 위한 전기 비용은, 시간의 경과에 따라 증가하기 쉽다. 그러나, 이온 교환막(84)의 성능이 완전히 열화하기 전에 상기 이온 교환막(84)이 교환된 경우, 이온 교환막(84)의 미상환 비용이 발생한다. 이온 교환막(84)의 성능이 완전히 열화하기 전에 있어서, 상기 미상환 비용은 시간의 경과에 따라 감소하기 쉽다. 이 때문에, 비용 C는, 시간의 경과에 따라, 어떤 시각에 있어서 극소가 되기 쉽다. 본 예에 있어서, 비용 C가 극소가 되는 시각을 시각 ta로 한다. 도 6에 있어서, 시각 ta에서의 비용 C의 위치가 흑색 원모양으로 표시되어 있다.
기간 특정부(30)(도 5 참조)는, 이온 교환막(84)이 갱신된 경우의 생산물 P의 최대 생산량 Pm(생산량 Pm2)이 목표 생산량 Pg 이상이 되는 기간 T 중, 비용 C가 최소가 되는 타이밍을 특정해도 좋다. 본 예에 있어서는, 시각 ta는, 생산량 Pm2가 목표 생산량 Pg 미만이 되는 기간 T2에 포함되기 때문에, 기간 특정부(30)는, 기간 T1 및 기간 T3 중, 비용 C가 최소가 되는 타이밍을 특정한다. 상기 타이밍의 시각을 시각 t2로 한다. 이것에 의해, 운전 지원 장치(100)의 사용자는, 이온 교환막(84)을 갱신 가능한 기간 T이자, 상기 기간 T에 있어서 비용 C가 최소가 되는 시각 t2를 알 수 있다. 도 6에 있어서, 시각 t2에서의 비용 C의 위치가 백색 원모양으로 표시되어 있다.
도 7은, 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 운전 지원 장치(100)의 블록도의 다른 일례를 도시하는 도면이다. 본 예의 운전 지원 장치(100)는, 전력량 취득부(51) 및 전해조 특정부(52)를 더 구비하는 점에서, 도 5에 도시되는 운전 지원 장치(100)와 상이하다.
전력량 취득부(51)는, 복수의 전해조(90)(도 1 참조)의 각각이, 생산물 P를 생산하는 전력량을 취득한다. 상기 전력량을 전력량 Pw로 한다. 전력량 취득부(51)는, 복수의 전해조(90)의 각각이, 동일한 양의 생산물 P를 생산하는 전력량 Pw를 취득해도 좋다. 생산물 P를 생산하는 전력량 Pw란, 생산물 P를 단위량, 생산하는 데 필요한 전력량 Pw(소위 전력원 단위)이어도 좋다.
전해조 특정부(52)는, 복수의 전해조(90)(도 1 참조) 중, 전력량 Pw가 최대인 전해조(90)를 특정한다. 상기 전력량 Pw는, 전력량 취득부(51)에 의해 취득된 전력량 Pw이다. 전해조 특정부(52)는, 하나의 전해조(90)를 특정해도 좋고, K개(1<K<M, M은 도 1 참조)의 전해조(90)를 특정해도 좋다.
이온 교환막(84)이 열화할수록, 상기 이온 교환막(84)을 갖는 전해조(90)가 소비하는 전력량 Pw는 커지기 쉽다. 전력량 Pw가 최대인 전해조(90)란, 이온 교환막(84)의 열화에 의해 이온 교환막(84)의 열화 전보다 많은 전력을 소비하고 있는 전해조(90) 중, 가장 많은 전력을 소비하고 있는 전해조(90)를 가리켜도 좋다. 전해조 특정부(52)가, 전력량 Pw가 최대인 전해조(90)를 특정하는 것에 의해, 운전 지원 장치(100)의 사용자는, 이온 교환막(84)을 갱신하는 것이 바람직한 전해조(90)를 알 수 있다.
전력량 취득부(51)는, 복수의 전해조(90)(도 1 참조)에서의 합계의 전력량 Pw를 취득해도 좋다. 전해조 특정부(52)는, 기간 T에서의 상기 합계의 전력량 Pw가 최소인 경우에 있어서, 복수의 전해조(90) 중 전력량 Pw가 하나 또는 복수의 전해조(90)를 특정해도 좋다.
전해조 특정부(52)는, 복수의 전해조(90)(도 1 참조) 중, 전류 효율의 가장 낮은 전해조(90)를 특정해도 좋다. 본 예에 있어서, 전류 효율이란, 생산물 P의 이론상의 생산량 Pa에 대한 실제의 생산량 Pa의 비율을 가리킨다. 양극실(79)(도 3 참조)에 NaCl(염화나트륨) 수용액이 공급되고, 음극실(98)(도 3 참조)에 NaOH(수산화나트륨) 수용액이 공급되는 경우, 이론상의 생산량 Pa는, 전해조(90)에 흐르는 최대 전류와 전류 효율에 기초하여 산출된다.
전해조 특정부(52)는, 복수의 전해조(90)(도 1 참조)에 의해 기간 T에 생산되는 생산물 P의 생산량 Pa가 최대가 되거나, 복수의 전해조(90)에 의해 기간 T에 소비되는 전력량 Pw가 최소가 되거나, 음극실(98)로부터 도출되는 알칼리 금속의 수산화물의 수용액(도 3에서의 액체(76))에 포함되는, 알칼리 금속의 염화물의 질량이 최소가 되거나, 또는, 양극실로부터 도출되는 기체(77)(도 3 참조, 본 예에 있어서는 Cl2(염소))에 포함되는 O2(산소)의 질량이 최소가 되는 경우에 있어서, 복수의 전해조(90) 중 전류 효율이 가장 낮은 전해조(90)를 특정해도 좋다. 운전 지원 장치(100)는, 복수의 전해조 특정부(52)를 구비해도 좋다.
생산량 취득부(10)는, 복수의 전해조(90)(도 1 참조)의 각각에 의해 기간 T에 생산되는 생산물 P의 생산량 Pa를 취득해도 좋다. 생산량 산출부(20)는, 복수의 전해조(90)의 각각에 의해 기간 T에 생산되는 생산물 P의 생산량 Pa를 산출해도 좋다. 본 예에 있어서, 상기 기간 T는 기간 T1∼기간 T4(도 6 참조)의 적어도 하나이다. 생산량 산출부(20)에 의해 산출된 생산량 Pa란, 전해 장치(200)가 기간 T에 있어서 이론상 생산 가능한 생산량 Pa를 가리켜도 좋다.
전해조 특정부(52)는, 생산량 취득부(10)에 의해 취득된 생산물 P의 생산량 Pa와, 생산량 산출부(20)에 의해 산출된 생산물 P의 생산량 Pa에 기초하여, 복수의 전해조(90) 중 이온 교환막(84)을 갱신하는 전해조(90)를 특정해도 좋다. 전해조 특정부(52)는, 상기 취득된 생산량 Pa와 상기 산출된 생산량 Pa의 비에 기초하여, 상기 갱신하는 전해조(90)를 특정해도 좋다. 이온 교환막(84)이 열화한 경우, 상기 비는 1 미만이다. 이온 교환막(84)을 갱신하는 전해조(90)란, 이온 교환막(84)의 성능이 열화하는 것에 의해, 이온 교환막(84)을 갱신한 쪽이 바람직한 전해조(90)를 가리켜도 좋다.
전해조 특정부(52)는, 복수의 전해조(90)(도 1 참조) 중, 생산량 취득부(10)에 의해 취득된 생산물 P의 생산량 Pa가 최소인 전해조(90)를 특정해도 좋다. 도 1에 도시되는 전해조(90-1)∼전해조(90-M)에 있어서, 각각의 전해조(90)가 기간 T에 있어서 이론상, 생산 가능한 생산량 Pa는, 동일해도 좋고 상이해도 좋다. 전해조 특정부(52)는, 상기 생산량 Pa가 동일한지 상이한지에 상관없이, 생산량 Pa가 최소인 전해조(90)를 특정해도 좋다.
도 8은, 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 운전 지원 장치(100)의 블록도의 다른 일례를 도시하는 도면이다. 본 예의 운전 지원 장치(100)는, 열화 속도 취득부(53)를 더 구비하는 점에서, 도 7에 도시되는 운전 지원 장치(100)와 상이하다. 열화 속도 취득부(53)는, 복수의 전해조(90)(도 1 참조)의 각각에서의 이온 교환막(84)의 열화 속도를 취득한다. 상기 열화 속도를 열화 속도 Vd로 한다.
전술한 바와 같이, 이온 교환막(84)의 성능은, 전해조(90)(도 1 및 도 2 참조)의 가동 시간에 따라 열화하기 쉽다. 이온 교환막(84)의 열화 속도 Vd는, 이온 교환막(84)에 따라 상이한 경우가 있다. 이온 교환막(84)의 열화 속도 Vd가 상이한 경우에는, 이온 교환막(84)의 미리 정해진 성능의 범위 내에서 열화 속도 Vd가 개체차에 따라 상이한 경우와, 이온 교환막(84)이 미리 정해진 성능의 범위 밖인 것에 의해 상기 성능의 범위 내의 이온 교환막(84)보다 열화 속도 Vd가 큰 경우가 있다. 이온 교환막(84)의 미리 정해진 성능이란, 이온 교환막(84)의 사양상의 성능이어도 좋다. 이온 교환막(84)의 성능이 미리 정해진 성능의 범위 밖이라는 것은, 예컨대, 이온 교환막(84)이 불량인 경우, 및, 전해조(90)이 가동하고 있는 동안에 이온 교환막(84)에 구멍이 뚫린 경우 등이다.
이온 교환막(84)의 열화 속도 Vd가 상이한 경우에는, 또한, 이온 교환막(84)의 종류가 상이한 것에 의해 열화 속도 Vd가 상이한 경우가 있다. 이온 교환막(84)의 종류란, 음이온기(86)의 종류여도 좋다. 복수의 전해조(90)(도 1 참조)의 종류는, 동일해도 좋고 상이해도 좋다. 전해조(90)의 종류란, 양극(80) 및 음극(82)의 적어도 한쪽의 종류여도 좋다. 복수의 전해조(90)의 종류가 서로 다른 경우, 각각의 전해조(90)에 최적인 이온 교환막(84)의 종류는 상이한 경우가 있다.
전해조 특정부(52)는, 열화 속도 취득부(53)에 의해 취득된 이온 교환막(84)의 열화 속도 Vd에 기초하여, 복수의 전해조(90)(도 1 참조) 중 이온 교환막(84)을 갱신하는 전해조(90)를 특정해도 좋다. 전해조 특정부(52)는, 이온 교환막(84)의 열화 속도 Vd에 기초하여, 미리 정해진 성능의 범위 내에 있는 복수의 이온 교환막(84) 중, 열화 속도 Vd가 가장 빠른 이온 교환막(84)을 갖는 전해조(90)를 특정해도 좋다. 전해조 특정부(52)에 의해 특정된 전해조(90)(도 1 참조)의 이온 교환막(84)은 갱신되어도 좋다.
이온 교환막(84)의 성능이, 전술한 미리 정해진 성능의 범위 내인 경우의, 이온 교환막(84)의 미리 정해진 열화 속도 Vd를 열화 속도 Vda로 한다. 복수의 전해조(90)(도 1 참조)의 각각에서의 이온 교환막(84) 중, 하나의 이온 교환막(84)의 열화 속도 Vd가 열화 속도 Vda 이상인 경우, 전해조 특정부(52)는, 상기 하나의 이온 교환막(84)을 갖는 전해조(90)(도 1 참조)를 특정해도 좋다. 열화 속도 Vd가 열화 속도 Vda 이상인 경우란, 예컨대 이온 교환막(84)이 불량인 경우, 전해조(90)가 가동하고 있는 동안에 이온 교환막(84)에 구멍이 뚫린 경우 등이다. 상기 하나의 이온 교환막(84)은, 전술한 미리 정해진 성능의 범위 밖의 이온 교환막(84)이어도 좋다. 전해조 특정부(52)에 의해 특정된 전해조(90)에서의 상기 하나의 이온 교환막(84)은 갱신되어도 좋다.
이온 교환막(84)이 갱신된 경우, 도 6에 도시되는 시간 t와 생산량 Pm1의 관계, 시간 t와 생산량 Pm2의 관계 및 시간 t와 비용 C의 관계는 갱신된다. 생산량 산출부(20)는, 전해조 특정부(52)에 의해 특정된, 열화 속도 Vd가 열화 속도 Vda 이상인 하나의 이온 교환막(84)이 갱신된 경우의, 생산물 P의 최대 생산량 Pm을 더 산출해도 좋다. 상기 하나의 이온 교환막(84)이 갱신된 경우에 있어서, 기간 특정부(30)는, 최대 생산량 Pm이 목표 생산량 Pd 이상이 되는 기간 T를 더 특정해도 좋고, 생산물 P의 최대 생산량 Pm(생산량 Pm2)이 목표 생산량 Pg 이상이 되는 기간 T 중 비용 C가 최소가 되는 타이밍을 더 특정해도 좋다.
도 9는, 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 운전 지원 장치(100)의 블록도의 다른 일례를 도시하는 도면이다. 본 예의 운전 지원 장치(100)는, pH 취득부(54), 전류 산출부(55) 및 전류 공급부(56)를 더 구비하는 점에서, 도 8에 도시되는 운전 지원 장치(100)와 상이하다. pH 취득부(54)는, 양극실(79)(도 3 참조)에 도입되는 NaCl(염화나트륨) 수용액의 pH 및 양극실(79)로부터 도출되는 NaCl(염화나트륨) 수용액의 pH를 취득하거나, 또는, 양극실(79)에 도입되는 KCl(염화칼륨) 수용액의 pH 및 양극실(79)로부터 도출되는 KCl(염화칼륨) 수용액의 pH를 취득한다. 전류 산출부(55) 및 전류 공급부(56)에 대해서는 후술한다. 이후의 설명에 있어서는, 양극실(79)에는 NaCl(염화나트륨) 수용액이 도입되고, 음극실(98)로부터는 NaOH(수산화나트륨) 수용액이 도출되는 것으로 하고, 양극실(79)에 KCl(염화칼륨) 수용액이 도입되고, 음극실(98)로부터 KOH(수산화칼륨) 수용액이 도출되는 경우의 설명을 생략한다.
전해조 특정부(52)는, pH 취득부(54)에 의해 취득된 NaCl(염화나트륨) 수용액의 pH에 기초하여, 복수의 전해조(90)(도 1 참조) 중 이온 교환막(84)을 갱신하는 전해조(90)를 특정해도 좋다. 상기 NaCl(염화나트륨) 수용액은, 양극실(79)에 도입되는 NaCl(염화나트륨) 수용액(도 3에서의 액체(70))이어도 좋다. 상기 NaOH(수산화나트륨) 수용액은, 음극실(98)로부터 도출되는 NaOH(수산화나트륨) 수용액(도 3에서의 액체(76))이어도 좋다.
이온 교환막(84)이 열화하지 않은 경우, 음극실(98)의 OH-(수산화물 이온)은 이온 교환막(84)을 통과하기 어렵다. 그러나, 이온 교환막(84)이 열화한 경우, 음극실(98)의 OH-(수산화물 이온)은, 이온 교환막(84)을 통과하여 양극실(79)로 이동하는 경우가 있다. 이 때문에, 전해조 특정부(52)는, NaCl(염화나트륨) 수용액의 pH에 기초하여, 열화한 이온 교환막(84)을 갖는 전해조(90)를 특정할 수 있다.
도 10은, 표시부(62)에서의 표시 양태의 일례를 도시하는 도면이다. 본 예에 있어서, 표시부(62)에는 제1 선택부(66), 지정부(64) 및 제2 선택부(67)가 표시되어 있다. 본 예에 있어서, 운전 지원 장치(100)의 사용자는, 제1 선택부(66) 및 지정부(64)에 있어서 전해 장치(200)(도 1 참조)를 가동시키기 위한 제1 조건 Cd1을 입력부(60)(도 9 참조)에 의해 입력해도 좋다. 본 예에 있어서, 운전 지원 장치(100)의 사용자는, 제2 선택부(67)에 있어서 전해 장치(200)를 가동시키기 위한 제2 조건 Cd2을 입력부(60)에 의해 입력한다.
본 예에 있어서, 제1 선택부(66)는 3개의 선택지(63)(선택지(63-1)∼선택지(63-3))를 포함하고, 제2 선택부(67)는 5개의 선택지(65)(선택지(65-1)∼선택지(65-5))를 포함한다. 본 예에 있어서, 표시부(62)에는 3개의 지정부(64)(지정부(64-1)∼지정부(64-3))가 표시되어 있다.
제2 조건 Cd2는, 전해 장치(200)(도 1 참조)에 의해 생산물 P를 생산하는 경우에 있어서, 운전 지원 장치(100)의 사용자가 달성하고자 하는 조건(즉 목적 조건)이다. 전류 산출부(55)(도 9 참조)는, 복수의 전해조(90)(도 1 참조)에 의해 기간 T에 생산되는 생산물 P의 생산량 Pa가 최대가 되거나, 기간 T에 소비되는 전력량 Pw가 최소가 되거나, 양극실(79)에 도입된 NaCl(염화나트륨)이자 음극실(98)로부터 도출되는 NaOH(수산화나트륨) 수용액에 포함되는 NaCl(염화나트륨)의 질량이 최소가 되거나, 또는, 양극실(79)로부터 도출되는 Cl2(염소)에 포함되는 O2(산소)의 질량이 최소가 되는 전류를 산출한다.
음극실(98)로부터 도출되는 NaOH(수산화나트륨) 수용액에서의 NaOH(수산화나트륨), 및, 양극실(79)로부터 도출되는 Cl2(염소)는, 전해조(90)의 생산물 P(즉 목적 생산물)이다. 이 때문에, 상기 NaOH(수산화나트륨)에 포함되는 NaCl(염화나트륨)의 질량, 및, 상기 Cl2(염소)에 포함되는 O2(산소)의 질량은, 작을수록 바람직하다.
전류 산출부(55)는, 선택지(65-1)∼선택지(65-5)의 어느 하나의 선택지(65)가 선택된 것을 계기로 하여, 생산량 Pa가 최대가 되거나, 전력량 Pw가 최소가 되거나, NaCl(염화나트륨)의 질량이 최소가 되거나, 또는, O2(산소)의 질량이 최소가 되는 전류를 산출해도 좋다. 전류 산출부(55)(도 9 참조)는, 음극실(98)로부터 도출되는 NaOH(수산화나트륨) 수용액의 NaCl(염화나트륨) 농도가 최소가 되거나, 또는, 양극실(79)로부터 도출되는 Cl2(염소)의 O2(산소) 농도가 최소가 되는 전류를 산출해도 좋다.
제1 조건 Cd1은, 전해 장치(200)(도 1 참조)에 의해 생산물 P를 생산하는 경우에 있어서, 제2 조건 Cd2을 충족시키면서 보증되는 조건이다. 제1 조건 Cd1은, 운전 지원 장치(100)의 사용자가, 제2 조건 Cd2을 충족시키면서 보증하고자 하는 조건(즉 제약 조건)이어도 좋다.
도 11은, 제2 조건 Cd2가 선택된 경우의, 표시부(62)의 표시 양태의 일례를 도시하는 도면이다. 본 예에 있어서는, 제1 조건 Cd1은 선택되지 않았지만, NaOH(수산화나트륨)의 생산량 Pa로서, 미리 정해진 생산량 Pa1이 지정되어 있는 것으로 한다. 본 예에 있어서는, 제2 조건 Cd2로서 선택지(65-3)가 선택되었다.
전류 산출부(55)는, 생산물 P의 생산량 Pa가 미리 정해진 생산량 이상인 경우에, 전력량 Pw가 최소가 되는 전류를 산출해도 좋다. 본 예에 있어서는, 전류 산출부(55)는, NaOH(수산화나트륨)의 생산량 Pa가 생산량 Pa1 이상인 경우에, 전력량 Pw가 최소가 되는 전류를 산출한다. 생산량 Pa1은, 예컨대 400 톤/일이다.
도 12는, 운전 조건 Cda 및 최적 운전 조건 Cdb의 일례를 도시하는 도면이다. 최적 운전 조건 Cdb란, 복수의 전해조(90)의 각각에 공급되는 전류가, 전해 장치(200)가 제1 조건 Cd1을 충족시키면서 제2 조건 Cd2을 충족시키도록 최적화된 조건이다. 운전 조건 Cda란, 최적 운전 조건 Cdb이 되기 전의 운전 조건이어도 좋다. 본 예에 있어서는, 전해 장치(200)는 6개의 전해조(90)(전해조(90-1)∼전해조(90-6))를 구비하는 것으로 한다. 본 예에 있어서, 운전 조건 Cda 및 최적 운전 조건 Cdb는, 표시부(62)에 표시되어도 좋다.
표시부(62)에는, 복수의 전해조(90)의 각각에 각 전류가 공급되는 경우의, 복수의 전해조(90)의 각각의 셀 전압 CV 및 전류 효율 CE, 복수의 전해조(90)의 각각에서의 생산량 Pa 및 전력량 Pw가, 아울러 표시되어도 좋다. 또, 전술한 바와 같이, 본 예에 있어서 전류 효율 CE란, 생산물 P의 이론상의 생산량 Pa에 대한 실제의 생산량 Pa의 비율을 가리킨다.
복수의 전해조(90)(도 1 참조)가 소비하는 총전력량을 총전력량 Pws로 한다. 전류 산출부(55)는, 총전력량 Pws가 최소가 되는, 각각의 전해조(90)에 대한 전류를 산출해도 좋다. 전술한 바와 같이, 복수의 전해조(90)의 각각이 갖는 이온 교환막(84)의 성능은 서로 다른 경우가 있다. 이 때문에, 복수의 전해조(90)의 각각에 공급되는 전류의 크기가 상이한 경우, 상기 전류의 크기가 동일한 경우보다, 총전력량 Pws가 작아지는 경우가 있다.
전류 산출부(55)는, 복수의 전해조(90)에 공급되는 총전류의 크기를 유지하면서, 복수의 전해조(90)의 각각에 배분되는 전류의 크기를, 총전력량 Pws가 최소가 되도록 산출해도 좋다. 도 12에 도시되는 운전 조건 Cda는, 총전류(본 예에 있어서는 크기 73.9 kA)가 6개의 전해조(90)에 똑같이 배분되는 경우의 일례이며, 운전 조건 Cdb는, 총전류(본 예에 있어서는 크기 73.9 kA)가, 총전력량 Pws가 최소가 되도록 배분되는 경우의 일례이다. 본 예에 있어서, 하나의 전해조(90)에서의 전해셀(91)(도 2 참조)의 수 N은 160이다.
전류 공급부(56)(도 9 참조)는, 전류 산출부(55)에 의해 산출된 전류를, 복수의 전해조(90)의 각각에 공급한다. 전류 공급부(56)는, 전류 산출부(55)에 의해 산출된, 복수의 전해조(90)의 각각에 배분되는 크기의 전류를, 복수의 전해조(90)의 각각에 공급해도 좋다. 이것에 의해, 운전 지원 장치(100)는, NaOH(수산화나트륨)의 생산량 Pa가 생산량 Pa1 이상인 것을 보증하면서, 전력량 Pw가 최소가 되도록 전해 장치(200)의 운전을 지원할 수 있다.
NaOH(수산화나트륨)의 생산량 Pa로서, 미리 정해진 생산량 Pa1이 지정되고, 제2 조건 Cd2로서 선택지(65-1)(즉 NaOH(수산화나트륨)의 생산량)가 선택된 경우, 전류 산출부(55)는, 생산물 P의 생산량 Pa가 미리 정해진 생산량 이상이고, 또한, 상기 생산량 Pa가 최대가 되는 전류를 산출해도 좋다.
도 13은, 제2 조건 Cd2가 선택된 경우의, 표시부(62)의 표시 양태의 다른 일례를 도시하는 도면이다. 본 예에 있어서는, 제2 조건 Cd2로서 선택지(65-4)가 선택되었다. 본 예는, 이러한 점에서 도 11에 도시되는 예와 다르다. 본 예에 있어서도, NaOH(수산화나트륨)의 생산량 Pa로서, 미리 정해진 생산량 Pa1이 지정되어 있으면 한다. 제2 조건 Cd2로서, 선택지(65-5)가 선택되어도 좋다.
전류 산출부(55)는, 생산물 P의 생산량 Pa가 미리 정해진 생산량 Pa1 이상인 경우에, 음극실(98)로부터 도출되는 NaOH(수산화나트륨) 수용액에 포함되는 NaCl(염화나트륨)의 질량이 최소가 되거나, 또는, 양극실(79)로부터 도출되는 Cl2(염소)에 포함되는 O2(산소)의 질량이 최소가 되는 전류를 산출해도 좋다. 전류 산출부(55)는, 복수의 전해조(90)에 공급되는 총전류의 크기를 유지하면서, 복수의 전해조(90)의 각각에 배분되는 전류의 크기를, NaCl(염화나트륨)의 질량이 최소가 되거나, 또는, O2(산소)의 질량이 최소가 되도록 산출해도 좋다.
도 14는, 제1 조건 Cd1 및 제2 조건 Cd2가 선택된 경우의, 표시부(62)의 표시 양태의 다른 일례를 도시하는 도면이다. 본 예에 있어서는, 제1 조건 Cd1로서 선택지(63-1)가 선택되고, 지정부(64-1)에 미리 정해진 전력량 Pw1이 입력되어 있다. 본 예에 있어서는, 제2 조건 Cd2로서 선택지(65-1)가 선택되었다. 제2 조건 Cd2로서 선택지(65-2)가 선택되어도 좋다.
전류 산출부(55)는, 복수의 전해조(90)에 의해 기간 T에 소비되는 전력량 Pw가 미리 정해진 전력량 미만인 경우에, 생산물 P의 생산량 Pa가 최대가 되는 전류를 산출해도 좋다. 본 예에 있어서는, 전류 산출부(55)는, 기간 T에 소비되는 전력량 Pw가 전력량 Pw1 미만인 경우에, 생산량 Pa가 최대가 되는 전류를 산출한다. 전력량 Pw1은, 예컨대 800000 kWh/일이다.
복수의 전해조(90)(도 1 참조)에 의한 기간 T에서의 총생산량을 총생산량 Pas로 한다. 전류 산출부(55)는, 총생산량 Pas가 최대가 되는, 각각의 전해조(90)에 대한 전류를 산출해도 좋다. 전류 산출부(55)는, 도 12의 경우와 마찬가지로, 복수의 전해조(90)에 공급되는 총전류의 크기를 유지하면서, 복수의 전해조(90)의 각각에 배분되는 전류의 크기를, 총생산량 Pas가 최대가 되도록 산출해도 좋다.
전류 공급부(56)는, 전류 산출부(55)에 의해 산출된, 복수의 전해조(90)의 각각에 배분되는 크기의 전류를, 복수의 전해조(90)의 각각에 공급해도 좋다. 이것에 의해, 운전 지원 장치(100)는, 복수의 전해조(90)에 의해 기간 T에 소비되는 전력량 Pw가 전력량 Pw1 미만인 것을 보증하면서, 생산량 Pa가 최대가 되도록 전해 장치(200)의 운전을 지원할 수 있다.
제1 조건 Cd1로서 선택지(63-1)(즉 전력량 Pw)가 선택되고, 제2 조건 Cd2로서 선택지(65-3)(즉 전력량 Pw)가 선택된 경우, 전류 산출부(55)는, 복수의 전해조(90)에 의해 기간 T에 소비되는 전력량 Pw가 미리 정해진 전력량 Pw1 미만이고, 또한, 상기 전력량 Pw가 최소가 되는 전류를 산출해도 좋다.
도 15는, 제1 조건 Cd1 및 제2 조건 Cd2가 선택된 경우의, 표시부(62)의 표시 양태의 다른 일례를 도시하는 도면이다. 본 예에 있어서는, 제2 조건 Cd2로서 선택지(65-4)가 선택되었다. 본 예는, 이러한 점에서 도 14에 도시되는 예와 상이하다. 제2 조건 Cd2로서 선택지(65-5)가 선택되어도 좋다.
전류 산출부(55)는, 복수의 전해조(90)에 의해 기간 T에 소비되는 전력량 Pw가 미리 정해진 전력량 Pw1 미만인 경우에, 음극실(98)로부터 도출되는 NaOH(수산화나트륨) 수용액에 포함되는 NaCl(염화나트륨)의 질량이 최소가 되거나, 또는, 양극실(79)로부터 도출되는 Cl2(염소)에 포함되는 O2(산소)의 질량이 최소가 되는 전류를 산출해도 좋다. 전류 산출부(55)는, 도 12의 경우와 마찬가지로, 복수의 전해조(90)에 공급되는 총전력량의 크기를 유지하면서, 복수의 전해조(90)의 각각에 배분되는 전류의 크기를, NaCl(염화나트륨)의 질량이 최소가 되거나, 또는, O2(산소)의 질량이 최소가 되도록 산출해도 좋다.
도 16은, 운전 조건 Cda 및 최적 운전 조건 Cdb의 경우의, 시간 t와 전력량 Pw의 관계의 일례를 도시하는 도면이다. 도 16은, 시각 t0에 생산물 P의 생산이 시작된 경우의, 시간 t와 전력량 Pw의 관계의 일례이다. 시각 tL0∼시각 tL2는, 각각 1 시각이어도 좋고, 일정 기간(예컨대 1주일 등)이어도 좋다.
전력량 Pw의 임계값을, 임계값 전력 Pth로 한다. 임계값 전력 Pth는, 예컨대 전력 회사로부터 요구되는 전력의 최대치이다. 전술한 바와 같이, 이온 교환막(84)(도 3 참조)의 성능은, 전해조(90)(도 1 및 도 2 참조)의 가동 시간에 따라 열화하기 쉽다. 이 때문에, 전력량 Pw는, 시간 t의 경과에 따라 증가하기 쉽다. 본 예에 있어서는, 시각 tL1까지는 전력량 Pw가 임계값 전력 Pth 미만이었지만, 시각 tL2에 있어서 전력량 Pw가 임계값 전력 Pth 이상이 된 것으로 한다.
도 14 및 도 15의 적어도 한쪽의 경우의 제1 조건 Cd1이 선택된 경우, 전류 산출부(55)는, 복수의 전해조(90)에 공급되는 총전력량의 크기를 유지하면서, 복수의 전해조(90)의 각각에 배분되는 전류의 크기를, 전력량 Pw가 임계값 전력 Pth 미만이 되도록 산출해도 좋다. 이것에 의해, 운전 지원 장치(100)의 사용자는, 시각 tL2에 있어서 이온 교환막(84)을 교환하지 않더라도, 전해 장치(200)의 가동을 계속하는 것을 선택할 수 있다.
도 14에 도시되는 예에 있어서는, 전류 산출부(55)는, 복수의 전해조(90)의 각각에 배분되는 전류의 크기를, 전력량 Pw가 임계값 전력 Pth 미만이 되도록 산출한 후, 생산물 P의 생산량 Pa가 최대가 되는 전류를, 더 산출해도 좋다. 이것에 의해, 운전 지원 장치(100)는, 복수의 전해조(90)에 의해 기간 T에 소비되는 전력량 Pw가 임계값 전력 Pth 미만인 것을 보증하면서, 생산량 Pa가 최대가 되도록 전해 장치(200)의 운전을 지원할 수 있다.
도 17은, 제1 조건 Cd1 및 제2 조건 Cd2가 선택된 경우의, 표시부(62)의 표시 양태의 다른 일례를 도시하는 도면이다. 본 예에 있어서는, 제1 조건 Cd1로서 선택지(63-2)가 선택되고, 지정부(64-2)에 미리 정해진 질량 M1이 입력되어 있다. 제1 조건 Cd1로서 선택지(63-3)가 선택되고, 지정부(64-3)에 미리 정해진 질량 M1이 입력되어도 좋다. 본 예에 있어서는, 제2 조건 Cd2로서 선택지(65-1)가 선택되었다. 제2 조건 Cd2로서 선택지(65-2)가 선택되어도 좋다.
전류 산출부(55)는, 음극실(98)로부터 도출되는 NaOH(수산화나트륨) 수용액에 포함되는 NaCl(염화나트륨)의 질량, 또는, 양극실(79)로부터 도출되는 Cl2(염소)에 포함되는 O2(산소)의 질량이 미리 정해진 질량 미만인 경우에, 생산물 P의 생산량 Pa가 최대가 되는 전류를 산출해도 좋다. 본 예에 있어서는, 전류 산출부(55)는, NaCl(염화나트륨)의 질량이 질량 M1 미만인 경우에, 생산량 Pa가 최대가 되는 전류를 산출한다. 질량 M1은, 예컨대 40 g/L이다.
전류 산출부(55)는, 복수의 전해조(90)의 모든 음극실(98)로부터 도출되는 NaCl(염화나트륨)의 질량이 질량 M1 미만인 경우에, 생산물 P의 총생산량 Pas가 최대가 되는, 각각의 전해조(90)에 대한 전류를 산출해도 좋다. 전류 산출부(55)는, 도 12의 경우와 마찬가지로, 복수의 전해조(90)에 공급되는 총전류의 크기를 유지하면서, 복수의 전해조(90)의 각각에 배분되는 전류의 크기를, 총생산량 Pas가 최대가 되도록 산출해도 좋다.
전류 공급부(56)는, 전류 산출부(55)에 의해 산출된, 복수의 전해조(90)의 각각에 배분되는 크기의 전류를, 복수의 전해조(90)의 각각에 공급해도 좋다. 이것에 의해, 운전 지원 장치(100)는, 음극실(98)로부터 도출되는 NaOH(수산화나트륨) 수용액에 포함되는 NaCl(염화나트륨)의 질량, 또는, 양극실(79)로부터 도출되는 Cl2(염소)에 포함되는 O2(산소)의 질량이, 미리 정해진 질량 M1 미만인 것을 보증하면서, 생산량 Pa가 최대가 되도록 전해 장치(200)의 운전을 지원할 수 있다.
제1 조건 Cd1로서 선택지(63-2)(즉 NaCl(염화나트륨)의 질량)가 선택되고, 제2 조건 Cd2로서 선택지(65-4)(즉 NaCl(염화나트륨)의 질량)가 선택된 경우, 전류 산출부(55)는, 음극실(98)로부터 도출되는 NaOH(수산화나트륨) 수용액에 포함되는 NaCl(염화나트륨)의 질량이 미리 정해진 질량 M1 미만이고, 또한, 상기 NaCl(염화나트륨)의 질량이 최소가 되는 전류를 산출해도 좋다.
도 18은, 제1 조건 Cd1 및 제2 조건 Cd2가 선택된 경우의, 표시부(62)의 표시 양태의 다른 일례를 도시하는 도면이다. 본 예에 있어서는, 제2 조건 Cd2로서 선택지(65-3)가 선택되었다. 본 예는, 이러한 점에서 도 17에 도시되는 예와 상이하다.
전류 산출부(55)는, 음극실(98)로부터 도출되는 NaOH(수산화나트륨) 수용액에 포함되는 NaCl(염화나트륨)의 질량, 또는, 양극실(79)로부터 도출되는 Cl2(염소)에 포함되는 O2(산소)의 질량이 미리 정해진 질량 미만인 경우에, 복수의 전해조(90)에 의해 기간 T에 소비되는 전력량 Pw(총전력량 Pws)이 최소가 되는 전류를 산출해도 좋다. 전류 산출부(55)는, 도 12의 경우와 마찬가지로, 복수의 전해조(90)에 공급되는 총전류의 크기를 유지하면서, 복수의 전해조(90)의 각각에 배분되는 전류의 크기를, 총전력량 Pws가 최소가 되도록 산출해도 좋다.
도 19는, 운전 조건 Cda 및 최적 운전 조건 Cdb의 경우의, 시간 t와 생산물 P의 품질의 관계의 일례를 도시하는 도면이다. 본 예에 있어서, 생산물 P의 품질이란, 음극실(98)로부터 도출되는 NaOH(수산화나트륨) 수용액에 포함되는 NaCl(염화나트륨)의 질량, 또는, 양극실(79)로부터 도출되는 Cl2(염소)에 포함되는 O2(산소)의 질량이다. 도 19는, 시각 t0에 생산물 P의 생산이 시작된 경우의, 시간 t와 생산물 P의 품질의 관계의 일례이다.
전술한 바와 같이, 이온 교환막(84)(도 3 참조)의 성능은, 전해조(90)(도 1 및 도 2 참조)의 가동 시간에 따라 열화하기 쉽다. 이 때문에, 생산물 P의 품질은, 시간 t의 경과에 따라 열화하기 쉽다. 생산물 P의 품질의 임계값을 임계값 Qth로 한다. 본 예에 있어서, 임계값 Qth는, 음극실(98)로부터 도출되는 NaOH(수산화나트륨) 수용액에 포함되는 NaCl(염화나트륨)의 질량의 최대치, 또는, 양극실(79)로부터 도출되는 Cl2(염소)에 포함되는 O2(산소)의 질량의 최대치이다. 도 19에 있어서, 생산물 P의 품질이 임계값 Qth보다 클수록 품질이 나쁜 것으로 하고, 임계값 Qth보다 작을수록 품질이 좋은 것으로 한다.
운전 조건 Cda의 경우에 있어서, 생산물 P의 품질이 임계값 Qth에 도달하는 시각을 시각 tL1'로 한다. 시각 t0으로부터 시각 tL1'까지의 시간을 시간 TL1로 한다. 최적 운전 조건 Cdb의 경우에 있어서, 생산물 P의 품질이 임계값 Qth에 도달하는 시각을 시각 tL2'로 한다. 시각 t0으로부터 시각 tL2'까지의 시간을 시간 TL2로 한다.
도 17 및 도 18의 적어도 한쪽의 경우의 제1 조건 Cd1이 선택된 경우, 전류 산출부(55)는, 복수의 전해조(90)에 공급되는 총전류의 크기를 유지하면서, 복수의 전해조(90)의 각각에 배분되는 전류의 크기를, 음극실(98)로부터 도출되는 NaOH(수산화나트륨) 수용액에 포함되는 NaCl(염화나트륨)의 질량, 또는, 양극실(79)로부터 도출되는 Cl2(염소)에 포함되는 O2(산소)의 질량이, 임계값 Qth 미만이 되도록 산출해도 좋다. 이것에 의해, 운전 지원 장치(100)의 사용자는, 시각 tL1'에 있어서 이온 교환막(84)을 교환하지 않더라도, 시각 tL2'까지 전해 장치(200)의 가동을 계속할 수 있다.
도 17에 도시되는 예에 있어서는, 전류 산출부(55)는, 복수의 전해조(90)의 각각에 배분되는 전류의 크기를, 음극실(98)로부터 도출되는 NaOH(수산화나트륨) 수용액에 포함되는 NaCl(염화나트륨)의 질량, 또는, 양극실(79)로부터 도출되는 Cl2(염소)에 포함되는 O2(산소)의 질량이, 임계값 Qth 미만이 되도록 산출한 후, 생산물 P의 생산량 Pa가 최대가 되는 전류를 더 산출해도 좋다. 이것에 의해, 운전 지원 장치(100)는, 음극실(98)로부터 도출되는 NaOH(수산화나트륨) 수용액에 포함되는 NaCl(염화나트륨)의 질량, 또는, 양극실(79)로부터 도출되는 Cl2(염소)에 포함되는 O2(산소)의 질량이, 임계값 Qth 미만인 것을 보증하면서, 생산량 Pa가 최대가 되도록 전해 장치(200)의 운전을 지원할 수 있다.
도 11, 도 13∼도 15, 도 17 및 도 18은, 제1 조건 C1이 하나 선택되고, 제2 조건 C2가 하나 선택된 경우의 예이다. 제1 조건 C1은 복수 선택되어도 좋고, 제2 조건 C2는 복수 선택되어도 좋다.
도 20은, 최적 운전 조건 Cdb의 도출 방법의 일례를 도시하는 모식도이다. 운전 조건 추론 모델(21)은, 제1 조건 Cd1(도 11 등 참조), 제2 조건 Cd2(도 11 등 참조) 및 측정치 Me가 입력된 경우, 제1 조건 Cd1, 제2 조건 Cd2 및 측정치 Me에 대한 최적 운전 조건 Cdb를 출력한다. 여기서, 측정치 Me는, 복수의 전해조(90)(도 1 참조)의 각각에 공급되는 전류의 측정치, 복수의 전해조(90)의 각각에 공급되는 전압의 측정치, 복수의 전해조(90)의 각각의 온도, 복수의 전해조(90)의 각각의 음극실(98)에서의 NaCl(염화나트륨)의 농도 또는 질량, 복수의 전해조(90)의 각각의 양극실(79)에서의 O2(산소)의 농도 또는 질량, 복수의 전해조(90)의 각각의 음극실(98)에서의 NaOH(수산화나트륨) 수용액의 pH, 및, 복수의 전해조(90)의 각각의 양극실(79)에서의 NaCl(염화나트륨) 수용액의 pH의 적어도 하나를 포함해도 좋다.
운전 조건 추론 모델(21)은, 제1 조건 Cd1(도 11 등 참조)과, 제2 조건 Cd2(도 11 등 참조)와, 측정치 Me와, 최적 운전 조건 Cdb를 기계 학습하는 것에 의해 생성되어도 좋다. 운전 조건 추론 모델(21)은 회귀식이어도 좋다.
도 21은, 시간 t와 셀 전압 CV의 관계의 일례를 도시하는 도면이다. 도 22는, 시간 t와 전류 효율 CE의 관계의 일례를 도시하는 도면이다. 도 21 및 도 22에 있어서, 현재의 시각을 시각 tp로 한다. 전술한 바와 같이, 이온 교환막(84)(도 3 참조)의 성능은, 전해조(90)(도 1 및 도 2 참조)의 가동 시간에 따라 열화하기 쉽다. 이 때문에, 과거로부터 현재 시각 tp에 걸쳐, 셀 전압 CV는 증가하기 쉽고, 전류 효율 CE는 감소하기 쉽다.
시각 tp 이후의 시간 t와 셀 전압 CV의 관계 및 시간 t와 전류 효율 CE의 관계는, 운전 조건 추론 모델(21)에 기초하여 산출되어도 좋다. 도 21 및 도 22에 있어서, 상기 산출된 시간 t와 셀 전압 CV의 관계 및 시간 t와 전류 효율 CE의 관계가 파선으로 도시되어 있다.
도 23은, 최적 운전 조건 Cdb 도출 방법의 일례를 도시하는 플로우차트이다. 단계 S100은, 측정치 Me 취득 단계이다. 단계 S100에 있어서, 운전 지원 장치(100)가 측정치 Me를 취득해도 좋다. 측정치 Me는, 전술한 바와 같이, 복수의 전해조(90)(도 1 참조)의 각각에 공급되는 전류의 측정치, 복수의 전해조(90)의 각각에 공급되는 전압의 측정치, 복수의 전해조(90)의 각각의 온도, 복수의 전해조(90)의 각각의 음극실(98)에서의 NaCl(염화나트륨)의 농도 또는 질량, 복수의 전해조(90)의 각각의 양극실(79)에서의 O2(산소)의 농도 또는 질량, 복수의 전해조(90)의 각각의 음극실(98)에서의 NaOH(수산화나트륨) 수용액의 pH, 및, 복수의 전해조(90)의 각각의 양극실(79)에서의 NaCl(염화나트륨) 수용액의 pH의 적어도 하나를 포함해도 좋다.
단계 S102는, 예측치 산출 단계이다. 단계 S102에 있어서, 운전 지원 장치(100)는, 운전 조건 추론 모델(21)에 기초하여 예측치 Mp를 산출해도 좋다. 예측치 Mp는, 예컨대 도 21 및 도 22에서의 파선부에 포함되는 값이다.
단계 S104는, 운전 조건 Cda 도출 단계이다. 단계 S104에 있어서, 운전 지원 장치(100)는, 제1 조건 Cd1을 충족시키는 운전 조건을, 운전 조건 추론 모델(21)에 기초하여 도출해도 좋다.
단계 S106은, 최적 운전 조건 Cdb 도출 단계이다. 단계 S106에 있어서, 운전 지원 장치(100)는, 제2 조건 Cd2을 더 충족시키는 운전 조건을, 운전 조건 추론 모델(21)에 기초하여 도출해도 좋다.
단계 S108은 판단 단계이다. 단계 S108에 있어서, 운전 지원 장치(100)는, 단계 S106에 있어서 도출되는 최적 운전 조건 Cdb가 원하는 운전 조건(예컨대 제1 조건 Cd1 및 제2 조건 Cd2)을 충족시키는지를 판단한다. 상기 원하는 운전 조건을 충족시킨다고 판단된 경우, 운전 지원 장치(100)는, 최적 운전 조건 Cdb의 도출을 종료한다. 상기 원하는 운전 조건을 충족시키지 않는다고 판단된 경우, 운전 지원 장치(100)는 단계 S104로 되돌아가, 운전 조건 Cda를 다시 도출한다.
도 24는, 운전 조건 Cda의 경우 및 최적 운전 조건 Cdb의 경우의, 이온 교환막(84)(도 3 참조)의 갱신 시기의 일례를 도시하는 도면이다. 운전 조건 Cda의 경우는, 운전 조건 추론 모델(21)에 의해 최적 운전 조건 Cdb가 도출되기 전의 운전 조건이어도 좋다. 운전 조건 Cda의 경우, 이온 교환막(84)의 최적 갱신 시기는, 이른 순으로 전해조(90-1)∼전해조(90-6)인 것으로 한다. 최적 운전 조건 Cdb의 경우, 복수의 전해조(90)의 각각에 배분되는 전류의 크기가, 운전 조건 Cda의 경우와 비교하여 변화할 수 있다. 이 때문에, 최적 운전 조건 Cdb의 경우, 이온 교환막(84)의 최적 갱신 시기는, 운전 조건 Cda의 경우와 비교하여 변화할 수 있다. 본 예에 있어서는, 전해조(90-2)∼전해조(90-5)의 갱신 순서가, 운전 조건 Cda의 경우와 비교하여 변화하였다.
도 25는, 도 23에 도시되는 최적 운전 조건 Cdb 도출 방법을 반복하여 실행하는 경우의 플로우의 일례를 도시하는 도면이다. 최적 운전 조건 Cdb 도출 방법은, 시간 Ti의 간격으로 반복하여 실행되어도 좋다. 시간 Ti는, 예컨대 1개월이다. 본 예에 있어서는, 단계 S200∼단계 S204에 있어서, 각각 1회째∼3회째의 최적 운전 조건 Cdb 도출 방법이 실행된다.
단계 S202에 있어서 도출되는 최적 운전 조건 Cdb는, 단계 S200에서의 최적 운전 조건 Cdb와 비교하여, 복수의 전해조(90)(도 1 참조)의 각각에 배분되는 전류가 상이해도 좋다. 본 예에 있어서, 단계 S204는, 도 6에 도시되는 시각 t2의 타이밍(이온 교환막(84)의 갱신이 가능하고, 또한, 비용 C가 최소가 되는 타이밍)인 것으로 한다. 단계 S204에 있어서, 최적 운전 조건 Cdb는, 이온 교환막(84)이 갱신된 후에 도출되어도 좋다. 단계 S210에 있어서는, 최적 운전 조건 Cdb가 도출되어도, 최적 운전 조건 Cdb가 원하는 운전 조건을 충족시키지 않는 것으로 한다. 단계 S210에 있어서는, 최적 운전 조건 Cdb는, 음극(82) 및 양극(80)이 갱신된 후에 도출되어도 좋다.
도 26은, 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 운전 지원 방법의 일례를 도시하는 플로우차트이다. 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 운전 지원 방법은, 전해 장치(200)(도 1 참조)의 운전을 지원하는 운전 지원 방법이다.
생산량 취득 단계 S300은, 생산량 취득부(10)(도 5 참조)가, 하나 또는 복수의 전해조(90)(도 1 참조)에 의해, 미리 정해진 기간 T에 생산되는 생산물 P의 목표 생산량 Pg(도 6 참조)을 취득하는 단계이다. 생산량 산출 단계 S302는, 생산량 산출부(20)가, 하나 또는 복수의 전해조(90)에 의해 미리 정해진 기간 T에 생산되는 생산물 P의 최대 생산량 Pm(도 6에서의 생산량 Pm2)을 산출하는 단계이다. 최대 생산량 Pm은, 이온 교환막(84)(도 3 참조)이 갱신된 경우의 생산물 P의 최대 생산량이다.
또, 생산량 산출 단계 S302는, 생산량 취득 단계 S300의 후에 실시되어도 좋고, 전에 실시되어도 좋다. 생산량 산출 단계 S302는, 생산량 취득 단계 S300과 동시에 실시되어도 좋다.
기간 특정 단계 S318은, 기간 특정부(30)(도 5 참조)가, 최대 생산량 Pm이 목표 생산량 Pg 이상이 되는 기간을 특정하는 단계이다. 운전 지원 방법에 있어서는, 기간 특정 단계 S318에 있어서, 기간 특정부(30)가, 최대 생산량 Pm이 목표 생산량 Pg 이상이 되는 기간을 특정한다. 이 때문에, 운전 지원 방법의 사용자는, 이온 교환막(84)을 갱신 가능한 기간 T를 알 수 있다.
도 27은, 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 운전 지원 방법의 일례를 도시하는 플로우차트이다. 본 예의 운전 지원 방법은, 단계 S304∼단계 S316을 더 구비하는 점에서, 도 26에 도시되는 운전 지원 방법과 상이하다.
비용 산출 단계 S304는, 비용 산출부(50)(도 5 참조)가, 하나 또는 복수의 전해조(90)(도 1 참조)의 가동에 드는 비용을 산출하는 단계이다. 열화 속도 취득 단계 S306은, 열화 속도 취득부(53)(도 9 참조)가, 복수의 전해조(90)의 각각에서의 이온 교환막(84)(도 3 참조)의 열화 속도를 취득하는 단계이다. pH 취득 단계 S308은, pH 취득부(54)(도 9 참조)가, 양극실(79)에 도입되는 알칼리 금속의 염화물의 수용액의 pH 및 양극실(79)로부터 도출되는 알칼리 금속의 염화물의 수용액의 pH를 취득하는 단계이다.
전류 산출 단계 S310은, 전류 산출부(55)(도 9 참조)가, 복수의 전해조(90)(도 1 참조)에 의해 기간 T에 생산되는 생산물 P의 총생산량 Pas가 최대가 되거나, 복수의 전해조(90)에 의해 기간 T에 소비되는 총전력량 Pws가 최소가 되거나, 양극실(79)에 도입된 알칼리 금속의 염화물로서 음극실(98)로부터 도출되는 알칼리 금속의 수산화물의 수용액에 포함되는 알칼리 금속의 염화물의 질량이 최소가 되거나, 또는, 양극실(79)로부터 도출되는 Cl2(염소)에 포함되는 O2(산소)의 질량이 최소가 되는 전류를 산출하는 단계이다. 전류 공급 단계 S312는, 전류 공급부(56)(도 9 참조)가, 전류 산출 단계 S310에 있어서 산출된 전류를, 복수의 전해조(90)(도 1 참조)의 각각에 공급하는 단계이다.
전력량 취득 단계 S314는, 전력량 취득부(51)(도 9 참조)가, 복수의 전해조(90)(도 1 참조)의 각각이, 생산물 P를 생산하는 전력량 Pw를 취득하는 단계이다. 전해조 특정 단계 S316은, 전해조 특정부(52)(도 9 참조)가, 복수의 전해조(90) 중, 전력량 Pw가 최대인 전해조(90)를 특정하는 단계이다.
기간 특정 단계 S318에 있어서, 기간 특정부(30)는, 기간 T 중, 비용 산출 단계 S304에 있어서 산출된 비용 C가 최소가 되는 타이밍(도 6에서의 시각 t2)을 특정해도 좋다. 이것에 의해, 운전 지원 방법의 사용자는, 이온 교환막(84)(도 3 참조)을 갱신 가능한 기간 T, 또한, 상기 기간 T에 있어서 비용 C가 최소가 되는 시각 t2를 알 수 있다.
전해조 특정 단계 S316에 있어서, 전해조 특정부(52)(도 9 참조)는, 복수의 전해조(90) 중 전력량 Pw가 최대인 전해조(90)를 특정한다. 이것에 의해, 운전 지원 방법의 사용자는, 이온 교환막(84)(도 3 참조)을 갱신하는 것이 바람직한 전해조(90)(도 1 참조)를 알 수 있다. 전술한 바와 같이, 기간 특정 단계 S318에 있어서, 운전 지원 방법의 사용자는, 이온 교환막(84)을 갱신 가능한 기간 T를 알 수 있다. 이것에 의해, 운전 지원 방법의 사용자는, 상기 기간 T에 이온 교환막(84)을 갱신할 수 있다.
도 28은, 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 운전 지원 시스템(300)의 일례를 도시하는 도면이다. 운전 지원 시스템(300)은, 운전 지원 장치(100)와, 하나 또는 복수의 전해조(90)(본 예에 있어서는 전해조(90-1)∼전해조(90-M))를 구비한다. 도 28에 있어서, 운전 지원 장치(100)의 범위가 큰 파선부로, 운전 지원 시스템(300)의 범위가 작은 파선부로, 각각 도시되어 있다.
본 발명의 여러가지 실시형태는, 플로우차트 및 블록도를 참조하여 기재되어도 좋다. 본 발명의 여러가지 실시형태에 있어서, 블록은, (1) 조작이 실행되는 프로세스의 단계 또는 (2) 조작을 실행하는 역할을 갖는 장치의 섹션을 나타내도 좋다.
특정한 단계가, 전용 회로, 프로그래머블 회로 또는 프로세서에 의해 실행되어도 좋다. 특정한 섹션이, 전용 회로, 프로그래머블 회로 또는 프로세서에 의해 실장되어도 좋다. 상기 프로그래머블 회로 및 상기 프로세서는, 컴퓨터 가독 명령과 함께 공급되어도 좋다. 상기 컴퓨터 가독 명령은, 컴퓨터 가독 매체 상에 저장되어도 좋다.
전용 회로는, 디지털 하드웨어 회로 및 아날로그 하드웨어 회로의 적어도 한쪽을 포함해도 좋다. 전용 회로는, 집적 회로(IC) 및 디스크리트 회로의 적어도 한쪽을 포함해도 좋다. 프로그래머블 회로는, 논리 AND, 논리 OR, 논리 XOR, 논리 NAND, 논리 NOR 또는 다른 논리 조작의 하드웨어 회로를 포함해도 좋다. 프로그래머블 회로는, 플립 플롭, 레지스터, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA), 프로그래머블 로직 어레이(PLA) 등의 메모리 요소 등을 포함하는, 재구성 가능한 하드웨어 회로를 포함해도 좋다.
컴퓨터 가독 매체는, 적절한 디바이스에 의해 실행되는 명령을 저장 가능한 임의의 유형(有形)의 디바이스를 포함해도 좋다. 컴퓨터 가독 매체가 상기 유형의 디바이스를 포함함으로써, 상기 디바이스에 저장되는 명령을 갖는 컴퓨터 가독 매체는, 플로우차트 또는 블록도에서 지정된 조작을 실행하기 위한 수단을 작성하기 위해 실행될 수 있는 명령을 포함하는 제품을 구비하게 된다.
컴퓨터 가독 매체는, 예컨대 전자 기억 매체, 자기 기억 매체, 광기억 매체, 전자 기억 매체, 반도체 기억 매체 등이어도 좋다. 컴퓨터 가독 매체는, 보다 구체적으로는, 예컨대 플로피(등록상표) 디스크, 디스켓, 하드 디스크, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 리드 온리 메모리(ROM), 소거 가능 프로그래머블 리드 온리 메모리(EPROM 또는 플래시 메모리), 전기적 소거 가능 프로그래머블 리드 온리 메모리(EEPROM), 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM), 컴팩트 디스크 리드 온리 메모리(CD-ROM), 디지털 다용도 디스크(DVD), 블루레이(RTM) 디스크, 메모리 스틱, 집적 회로 카드 등이어도 좋다.
컴퓨터 가독 명령은, 어셈블러 명령, 명령 세트 아키텍처(ISA) 명령, 머신 명령, 머신 의존 명령, 마이크로 코드, 펌웨어 명령, 상태 설정 데이터, 소스 코드 및 오브젝트 코드의 어느 하나를 포함해도 좋다. 상기 소스 코드 및 상기 오브젝트 코드는, 오브젝트 지향 프로그래밍 언어 및 종래의 수속형 프로그래밍 언어를 포함하는, 하나 또는 복수의 프로그래밍 언어의 임의의 조합으로 기술되어도 좋다. 오브젝트 지향 프로그래밍 언어는, 예컨대 Smalltalk(등록상표), JAVA(등록상표), C++ 등이어도 좋다. 수속형 프로그래밍 언어는, 예컨대 「C」 프로그래밍 언어여도 좋다.
컴퓨터 가독 명령은, 범용 컴퓨터, 특수 목적의 컴퓨터, 혹은 다른 프로그램 가능한 데이터 처리 장치의 프로세서 또는 프로그래머블 회로에 대해, 로컬로 또는 로컬 에어리어 네트워크(LAN), 인터넷 등과 같은 와이드 에어리어 네트워크(WAN)를 통해 제공되어도 좋다. 범용 컴퓨터, 특수 목적의 컴퓨터, 혹은 다른 프로그램 가능한 데이터 처리 장치의 프로세서 또는 프로그래머블 회로는, 도 11 내지 도 13에 도시된 플로우차트, 또는, 도 4에 도시된 블록도에서 지정된 조작을 실행하기 위한 수단을 작성하기 위해, 컴퓨터 가독 명령을 실행해도 좋다. 프로세서는, 예컨대 컴퓨터 프로세서, 처리 유닛, 마이크로 프로세서, 디지털 신호 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러 등이어도 좋다.
도 29는, 본 발명의 실시형태에 따른 운전 지원 장치(100)가 전체적 또는 부분적으로 구현화되어도 좋은 컴퓨터(2200)의 일례를 도시한 도면이다. 컴퓨터(2200)에 인스톨된 프로그램은, 컴퓨터(2200)에, 본 발명의 실시형태에 따른 운전 지원 장치(100)에 관련되는 조작 또는 운전 지원 장치(100)의 하나 또는 복수의 섹션으로서 기능시킬 수 있고, 또는 상기 조작 또는 상기 하나 또는 복수의 섹션을 실행시킬 수 있고, 또는 컴퓨터(2200)에, 본 발명의 운전 지원 방법에 따른 각 단계(도 23, 도 25∼도 27 참조)를 실행시킬 수 있다. 상기 프로그램은, 컴퓨터(2200)에, 본 명세서에 기재된 플로우차트(도 23, 도 25∼도 27) 및 블록도(도 5, 도 7∼도 9)에서의 블록의 몇개 또는 모두와 관련된 특정한 조작을 실행시키기 위해, CPU(2212)에 의해 실행되어도 좋다.
본 실시형태에 의한 컴퓨터(2200)는, CPU(2212), RAM(2214), 그래픽 컨트롤러(2216) 및 디스플레이 디바이스(2218)를 포함한다. CPU(2212), RAM(2214), 그래픽 컨트롤러(2216) 및 디스플레이 디바이스(2218)는, 호스트 컨트롤러(2210)에 의해 서로 접속되어 있다. 컴퓨터(2200)는, 통신 인터페이스(2222), 하드 디스크 드라이브(2224), DVD-ROM 드라이브(2226) 및 IC 카드 드라이브 등의 입출력 유닛을 더 포함한다. 통신 인터페이스(2222), 하드 디스크 드라이브(2224), DVD-ROM 드라이브(2226) 및 IC 카드 드라이브 등은, 입출력 컨트롤러(2220)를 통해 호스트 컨트롤러(2210)에 접속되어 있다. 컴퓨터는, ROM(2230) 및 키보드(2242) 등의 레거시의 입출력 유닛을 더 포함한다. ROM(2230) 및 키보드(2242) 등은, 입출력 칩(2240)을 통해 입출력 컨트롤러(2220)에 접속되어 있다.
CPU(2212)는, ROM(2230) 및 RAM(2214) 내에 저장된 프로그램에 따라 동작함으로써, 각 유닛을 제어한다. 그래픽 컨트롤러(2216)는, RAM(2214) 내에 제공되는 프레임 버퍼 등 또는 RAM(2214) 중에, CPU(2212)에 의해 생성된 이미지 데이터를 취득함으로써, 이미지 데이터가 디스플레이 디바이스(2218) 상에 표시되도록 한다.
통신 인터페이스(2222)는, 네트워크를 통해 다른 전자 디바이스와 통신한다. 하드 디스크 드라이브(2224)는, 컴퓨터(2200) 내의 CPU(2212)에 의해 사용되는 프로그램 및 데이터를 저장한다. DVD-ROM 드라이브(2226)는, 프로그램 또는 데이터를 DVD-ROM(2201)으로부터 판독하고, 판독한 프로그램 또는 데이터를, RAM(2214)을 통해 하드 디스크 드라이브(2224)에 제공한다. IC 카드 드라이브는, 프로그램 및 데이터를 IC 카드로부터 판독하거나, 또는, 프로그램 및 데이터를 IC 카드에 기록한다.
ROM(2230)은, 액티브화시에 컴퓨터(2200)에 의해 실행되는 부트 프로그램 등, 또는, 컴퓨터(2200)의 하드웨어에 의존하는 프로그램을 저장한다. 입출력 칩(2240)은, 여러 가지 입출력 유닛을 패럴렐 포트, 시리얼 포트, 키보드 포트, 마우스 포트 등을 통해, 입출력 컨트롤러(2220)에 접속해도 좋다.
프로그램이, DVD-ROM(2201) 또는 IC 카드와 같은 컴퓨터 가독 매체에 의해 제공된다. 프로그램은, 컴퓨터 가독 매체로부터 판독되고, 컴퓨터 가독 매체의 예이기도 한 하드 디스크 드라이브(2224), RAM(2214) 또는 ROM(2230)에 인스톨되고, CPU(2212)에 의해 실행된다. 이들 프로그램 내에 기술되는 정보 처리는, 컴퓨터(2200)에 판독되어, 프로그램과, 상기 여러 가지 타입의 하드웨어 리소스와의 사이의 제휴를 가져온다. 장치 또는 방법이, 컴퓨터(2200)의 사용에 따라, 정보의 조작 또는 처리를 실현함으로써 구성되어도 좋다.
예컨대, 통신이 컴퓨터(2200) 및 외부 디바이스 사이에서 실행되는 경우, CPU(2212)는, RAM(2214)에 로드된 통신 프로그램을 실행하고, 통신 프로그램에 기술된 처리에 기초하여, 통신 인터페이스(2222)에 대해 통신 처리를 명령해도 좋다. 통신 인터페이스(2222)는, CPU(2212)의 제어하, RAM(2214), 하드 디스크 드라이브(2224), DVD-ROM(2201) 또는 IC 카드와 같은 기록 매체 내에 제공되는 송신 버퍼 처리 영역에 저장된 송신 데이터를 판독하고, 판독된 송신 데이터를 네트워크에 송신하거나, 또는 네트워크로부터 수신된 수신 데이터를 기록 매체 상에 제공되는 수신 버퍼 처리 영역 등에 기록한다.
CPU(2212)는, 하드 디스크 드라이브(2224), DVD-ROM 드라이브(2226)[DVD-ROM(2201)], IC 카드 등과 같은 외부 기록 매체에 저장된 파일 또는 데이터베이스의 전부 또는 필요한 부분이 RAM(2214)에 판독되도록 해도 좋다. CPU(2212)는, RAM(2214) 상의 데이터에 대해, 여러 가지 타입의 처리를 실행해도 좋다. CPU(2212)는, 다음으로, 처리된 데이터를 외부 기록 매체에 라이트백해도 좋다.
여러 가지 타입의 프로그램, 데이터, 테이블, 및 데이터베이스와 같은 여러 가지 타입의 정보가 기록 매체에 저장되어, 정보 처리되어도 좋다. CPU(2212)는, RAM(2214)으로부터 판독된 데이터에 대해, 본 개시에 기재된, 프로그램의 명령 시퀀스에 의해 지정되는 여러 가지 타입의 조작, 정보 처리, 조건 판단, 조건 분기, 무조건 분기, 정보의 검색 또는 치환 등을 포함하는, 여러 가지 타입의 처리를 실행해도 좋다. CPU(2212)는, 결과를 RAM(2214)에 대해 라이트백해도 좋다.
CPU(2212)는, 기록 매체 내의 파일, 데이터베이스 등에서의 정보를 검색해도 좋다. 예컨대, 각각이 제2 속성의 속성값에 관련된 제1 속성의 속성값을 갖는 복수의 엔트리가 기록 매체 내에 저장되는 경우, CPU(2212)는, 제1 속성의 속성값이 지정되는, 조건에 일치하는 엔트리를 상기 복수의 엔트리 중에서 검색하고, 상기 엔트리 내에 저장된 제2 속성의 속성값을 판독하며, 제2 속성값을 판독함으로써, 미리 정해진 조건을 만족시키는 제1 속성에 관련된 제2 속성의 속성값을 취득해도 좋다.
전술한 프로그램 또는 소프트웨어 모듈은, 컴퓨터(2200) 상 또는 컴퓨터(2200)의 컴퓨터 가독 매체에 저장되어도 좋다. 전용 통신 네트워크 또는 인터넷에 접속된 서버 시스템 내에 제공되는 하드 디스크 또는 RAM과 같은 기록 매체가, 컴퓨터 가독 매체로서 사용 가능하다. 프로그램은, 상기 기록 매체에 의해 컴퓨터(2200)에 제공되어도 좋다.
이상, 본 발명을 실시형태를 이용하여 설명했지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시형태에 기재된 범위에는 한정되지 않는다. 상기 실시형태에, 다양한 변경 또는 개량을 가하는 것이 가능한 것이 당업자에게 명백하다. 그러한 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있는 것이, 청구범위의 기재로부터 명백하다.
청구범위, 명세서 및 도면 중에서 나타낸 장치, 시스템, 프로그램 및 방법에서의 동작, 순서, 스텝 및 단계 등의 각 처리의 실행 순서는, 특별히 「보다 전에」, 「앞서」 등으로 명시하고 있지 않고, 또한, 이전의 처리의 출력을 이후의 처리에서 이용하는 것이 아닌 한, 임의의 순서로 실현할 수 있는 것에 유의해야 한다. 청구범위, 명세서 및 도면 중의 동작 흐름에 관해, 편의상 「우선,」, 「다음으로,」 등을 이용하여 설명했다고 하더라도, 이 순서로 실시하는 것이 필수라는 것을 의미하는 것은 아니다.
10 : 생산량 취득부, 20 : 생산량 산출부, 21 : 운전 조건 추론 모델, 30 : 기간 특정부, 40 : 제어부, 50 : 비용 산출부, 51 : 전력량 취득부, 52 : 전해조 특정부, 53 : 열화 속도 취득부, 54 : pH 취득부, 55 : 전류 산출부, 56 : 전류 공급부, 60 : 입력부, 62 : 표시부, 63 : 선택지, 64 : 지정부, 65 : 선택지, 66 : 제1 선택부, 67 : 제2 선택부, 70 : 액체, 71 : 양이온, 72 : 액체, 73 : 액체, 74 : 액체, 75 : 액체, 76 : 액체, 77 : 기체, 78 : 기체, 79 : 양극실, 80 : 양극, 82 : 음극, 84 : 이온 교환막, 86 : 음이온기, 90 : 전해조, 91 : 전해셀, 92 : 도입관, 93 : 도입관, 94 : 도출관, 95 : 도출관, 98 : 음극실, 100 : 운전 지원 장치, 200 : 전해 장치, 2200 : 컴퓨터, 2201 : DVD-ROM, 2210 : 호스트 컨트롤러, 2212 : CPU, 2214 : RAM, 2216 : 그래픽 컨트롤러, 2218 : 디스플레이 디바이스, 2220 : 입출력 컨트롤러, 2222 : 통신 인터페이스, 2224 : 하드디스크 드라이브, 2226 : DVD-ROM 드라이브, 2230 : ROM, 2240 : 입출력 칩, 2242 : 키보드
Claims (18)
- 하나 또는 복수의 전해조에 의해, 미리 정해진 기간에 생산되는 생산물의 목표 생산량을 취득하는 생산량 취득부와,
상기 하나 또는 복수의 전해조가 갖는 이온 교환막이 갱신된 경우의 상기 생산물의 최대 생산량으로서, 상기 하나 또는 복수의 전해조에 의해 상기 기간에 생산되는 상기 생산물의 최대 생산량을 산출하는 생산량 산출부와,
상기 최대 생산량이 상기 목표 생산량 이상이 되는 상기 기간을 특정하는 기간 특정부
를 구비하는 운전 지원 장치. - 제1항에 있어서,
상기 하나 또는 복수의 전해조의 가동에 드는 비용을 산출하는 비용 산출부를 더 구비하고,
상기 기간 특정부는, 상기 최대 생산량이 상기 목표 생산량 이상이 되는 기간 중, 상기 비용이 최소가 되는 타이밍을 더 특정하는, 운전 지원 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 복수의 전해조는, 각각 상기 이온 교환막에 의해 구획된 양극실 및 음극실을 갖고,
상기 양극실에는 알칼리 금속의 염화물의 수용액이 도입되고 상기 음극실로부터는 알칼리 금속의 수산화물의 수용액이 도출되고,
상기 복수의 전해조의 각각에 공급하는 전류로서, 상기 복수의 전해조에 의해 상기 기간에 생산되는 상기 생산물의 생산량이 최대가 되거나, 상기 복수의 전해조에 의해 상기 기간에 소비되는 전력량이 최소가 되거나, 상기 양극실에 도입된 알칼리 금속의 염화물로서 상기 음극실로부터 도출되는 상기 알칼리 금속의 수산화물의 수용액에 포함되는 알칼리 금속의 염화물의 질량이 최소가 되거나, 또는, 상기 양극실로부터 도출되는 염소에 포함되는 산소의 질량이 최소가 되는 전류를 산출하는 전류 산출부와,
상기 전류 산출부에 의해 산출된 전류를 상기 복수의 전해조의 각각에 공급하는 전류 공급부
를 더 구비하는, 운전 지원 장치. - 제3항에 있어서,
상기 복수의 전해조의 각각이, 상기 생산물을 생산하는 전력량을 취득하는 전력량 취득부를 더 구비하고,
상기 전류 산출부는, 상기 전력량이 미리 정해진 전력량 미만인 경우에, 상기 생산물의 생산량이 최대가 되거나, 또는, 상기 알칼리 금속의 염화물의 질량 또는 상기 산소의 질량이 최소가 되는 전류를 산출하는, 운전 지원 장치. - 제4항에 있어서,
상기 복수의 전해조 중, 상기 전력량이 최대인 전해조를 특정하는 전해조 특정부를 더 구비하는, 운전 지원 장치. - 제5항에 있어서,
상기 전력량 취득부는, 상기 복수의 전해조에서의 합계의 상기 전력량을 취득하고,
상기 전해조 특정부는, 상기 기간에서의 합계의 상기 전력량이 최소인 경우에 있어서, 상기 전력량이 최대인 전해조를 특정하는, 운전 지원 장치. - 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 복수의 전해조 중, 상기 전해조의 전류 효율이 가장 낮은 전해조를 특정하는 전해조 특정부를 더 구비하는, 운전 지원 장치. - 제3항에 있어서,
상기 전류 산출부는, 상기 알칼리 금속의 염화물의 질량 또는 상기 산소의 질량이 미리 정해진 농도 미만인 경우에, 상기 생산물의 생산량이 최대가 되거나, 또는, 상기 전력량이 최소가 되는 전류를 산출하는, 운전 지원 장치. - 제3항 또는 제8항에 있어서,
상기 전류 산출부는, 상기 복수의 전해조에 의한, 상기 기간에서의 상기 생산물의 총생산량이 최대가 되는, 상기 복수의 전해조의 각각에 대한 전류를 산출하는, 운전 지원 장치. - 제3항, 제8항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
전해조 특정부를 더 구비하고,
상기 생산량 취득부는, 상기 복수의 전해조의 각각에 의해 상기 기간에 생산되는 상기 생산물의 생산량을 더 취득하고,
상기 생산량 산출부는, 상기 복수의 전해조의 각각에 의해 상기 기간에 생산되는 상기 생산물의 생산량을 더 산출하고,
상기 전해조 특정부는, 상기 생산량 취득부에 의해 취득된 상기 생산물의 생산량과, 상기 생산량 산출부에 의해 산출된 상기 생산물의 생산량에 기초하여, 상기 복수의 전해조 중 상기 이온 교환막을 갱신하는 전해조를 특정하는, 운전 지원 장치. - 제10항에 있어서,
상기 전해조 특정부는, 상기 복수의 전해조 중, 상기 생산량 취득부에 의해 취득된 상기 생산물의 생산량이 최소인 전해조를 특정하는, 운전 지원 장치. - 제5항 내지 제7항, 제10항 및 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 양극실로부터는 알칼리 금속의 염화물의 수용액이 도출되고,
상기 양극실에 도입되는 상기 알칼리 금속의 염화물의 수용액의 pH 및 상기 양극실로부터 도출되는 상기 알칼리 금속의 염화물의 수용액의 pH를 취득하는 pH 취득부를 더 구비하고,
상기 전해조 특정부는, 상기 pH 취득부에 의해 취득된 상기 알칼리 금속의 염화물의 수용액의 pH에 기초하여, 상기 복수의 전해조 중 상기 이온 교환막을 갱신하는 전해조를 특정하는, 운전 지원 장치. - 제5항 내지 제7항 및 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 전해조의 각각에서의 상기 이온 교환막의 열화 속도를 취득하는 열화 속도 취득부를 더 구비하고,
상기 전해조 특정부는, 상기 이온 교환막의 열화 속도에 기초하여, 상기 복수의 전해조 중 상기 이온 교환막을 갱신하는 전해조를 특정하는, 운전 지원 장치. - 제13항에 있어서,
상기 복수의 전해조의 각각에서의 상기 이온 교환막 중, 하나의 이온 교환막의 열화 속도가 미리 정해진 열화 속도 이상인 경우, 상기 전해조 특정부는, 상기 하나의 이온 교환막을 갖는 상기 전해조를 특정하는, 운전 지원 장치. - 제14항에 있어서,
상기 생산량 산출부는, 상기 전해조 특정부에 의해 특정된 상기 하나의 이온 교환막이 갱신된 경우의, 상기 생산물의 최대 생산량을 더 산출하고,
상기 기간 특정부는, 상기 최대 생산량이 상기 목표 생산량 이상이 되는 기간을 더 특정하는, 운전 지원 장치. - 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 운전 지원 장치와, 상기 하나 또는 복수의 전해조를 구비하는, 운전 지원 시스템.
- 생산량 취득부가, 하나 또는 복수의 전해조에 의해 미리 정해진 기간에 생산되는 생산물의 목표 생산량을 취득하는 생산량 취득 단계와,
생산량 산출부가, 상기 하나 또는 복수의 전해조가 갖는 이온 교환막이 갱신된 경우의 상기 생산물의 최대 생산량으로서, 상기 하나 또는 복수의 전해조에 의해 상기 기간에 생산되는 상기 생산물의 최대 생산량을 산출하는 최대 생산량 산출 단계와,
기간 특정부가, 상기 미리 정해진 기간 중, 상기 최대 생산량이 상기 목표 생산량 이상이 되는 기간을 특정하는 기간 특정 단계
를 구비하는 운전 지원 방법. - 컴퓨터에,
하나 또는 복수의 전해조에 의해, 미리 정해진 기간에 생산되는 생산물의 목표 생산량을 취득하는 생산량 취득 기능과,
상기 하나 또는 복수의 전해조가 갖는 이온 교환막이 갱신된 경우의 상기 생산물의 최대 생산량으로서, 상기 하나 또는 복수의 전해조에 의해 상기 기간에 생산되는 상기 생산물의 최대 생산량을 산출하는 생산량 산출 기능과,
상기 최대 생산량이 상기 목표 생산량 이상이 되는 상기 기간을 특정하는 기간 특정 기능
을 실행시키기 위한 운전 지원 프로그램.
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