气体处理系统、气体处理方法及控制装置与流程

文档序号:32709085发布日期:2022-12-28 00:42阅读:24来源:国知局
气体处理系统、气体处理方法及控制装置与流程

1.本公开涉及气体处理系统、气体处理方法及控制装置。


背景技术:

2.从包含多种气体的混合气体中仅分离出所希望的气体、或者进行滤除的技术的开发正在推进。例如在下述专利文献1中公开了使用沸石从原料气体中回收一氧化碳的技术。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1:日本特开2013-170102号公报


技术实现要素:

6.发明要解决的课题
7.由于上述专利文献1所公开的技术中需要气体的纯化工序,因此装置易于大型化,对气体利用者来说并不简便。
8.本公开鉴于上述问题点而作出,其目的在于提供气体利用者能够容易地从混合气体中获得所希望的气体的气体处理系统、气体处理方法及控制装置。
9.用于解决课题的手段
10.根据本公开,提供一种气体处理系统,其具备:第一容器,其收容能够捕集从入口侧流通的混合气体中所含的第一气体的第一多孔性金属有机结构体;第二容器,其与所述第一容器串联地流通、且收容能够捕集所述混合气体中所含的第二气体的第二多孔性金属有机结构体;第一气体检测器,其以所述第一容器的下游侧的流路的空间为检测对象而设置,且能够检测所述第一气体;以及控制装置,其根据基于所述第一气体检测器的检测信息,输出至少有关所述第一容器的状态的信息。
11.另外,根据本公开,提供一种气体处理系统,其具备:第一容器,其收容能够捕集从入口侧流通的混合气体中所含的第一气体的第一多孔性金属有机结构体;和第二容器,其收容能够捕集从所述第一容器的出口侧流通的所述混合气体中所含的第二气体的第二多孔性金属有机结构体,所述第一多孔性金属有机结构体在所述第一容器中的收容量和所述第二多孔性金属有机结构体在所述第二容器中的收容量根据所述混合气体中所含的所述第一气体与所述第二气体的构成比来设定。
12.另外,根据本公开,提供一种使用了气体处理装置的气体处理方法,所述气体处理装置具备:第一容器,其收容能够捕集第一气体的第一多孔性金属有机结构体;和第二容器,其与所述第一容器串联地流通、且收容能够捕集第二气体的第二多孔性金属有机结构体,所述气体处理方法包含:使至少包含所述第一气体及所述第二气体的混合气体从所述第一容器及所述第二容器中任一个上游侧的容器的入口侧流通;利用第一气体检测器对所述第一容器的下游侧的流路的空间中所述第一气体的流量进行测定;利用控制装置,根据基于由所述第一气体检测器测定的所述第一气体的流量获得的检测信息,输出有关所述第
一容器的状态的信息。
13.另外,根据本公开,提供一种使用了气体处理装置的气体处理方法,所述气体处理装置具备:第一容器,其收容能够捕集第一气体的第一多孔性金属有机结构体;和第二容器,其与所述第一容器流通、且收容能够捕集第二气体的第二多孔性金属有机结构体,所述气体处理方法包含:根据混合气体中所含的所述第一气体与所述第二气体的构成比来设定所述第一多孔性金属有机结构体在所述第一容器中的收容量和所述第二多孔性金属有机结构体在所述第二容器中的收容量,使所述混合气体从所述第一容器的入口侧流通。
14.另外,根据本公开,提供一种用于控制气体处理装置的控制装置,所述气体处理装置具备:第一容器,其收容能够捕集第一气体的第一多孔性金属有机结构体;和第二容器,其与所述第一容器串联地流通、且收容能够捕集第二气体的第二多孔性金属有机结构体,在从所述第一容器的入口侧流通的至少包含所述第一气体及所述第二气体的混合气体流通到所述第一容器中之后,所述控制装置根据由第一气体检测器获得的检测信息,输出有关所述第一容器的状态的信息,所述第一气体检测器以所述第一容器的下游侧的流路的空间为检测对象而设置,且能够检测所述第一气体。
15.发明效果
16.根据本公开,气体利用者可以容易地从混合气体中获得所希望的气体。
附图说明
17.图1为示出本公开的一实施方式涉及的气体处理系统1的概要图。
18.图2为示出该实施方式涉及的气体处理系统1的系统构成例的图。
19.图3为示出实现该实施方式涉及的控制装置100的计算机的硬件构成例的图。
20.图4为示出使用了该实施方式涉及的气体处理系统1的气体处理方法的流程之一例的流程图。
21.图5为示出该实施方式的第一变形例涉及的气体处理系统1’的系统构成例的图。
22.图6为示出该实施方式的第二变形例涉及的气体处理系统1”的系统构成例的图。
23.图7为示出该实施方式的第三变形例涉及的气体处理系统1
”’
的系统构成例的图。
24.图8为示出该实施方式的第四变形例涉及的气体处理系统1000的系统构成例的图。
具体实施方式
25.以下参照附图对本公开的优选实施方式进行详细说明。此外,在本说明书及附图中,对于具有实质上相同的功能构成的构成要素,赋予相同的符号,由此省略重复的说明。
26.图1为表示本公开的一实施方式涉及的气体处理系统1的概要的图。如图所示,本实施方式涉及的气体处理系统1具备框体10。框体10的大小和形状并无特别限定。例如框体10可以具有一边为数十mm~数千mm左右的大致立方体或大致长方体的形状。即框体10可以是可搬运的大小。另外,框体10还可以是圆筒形等。另外,框体10还可以设置于设备等中。本实施方式中,框体10是可携带性的框体。框体10中具备气体3a的导入口2a、气体3b的导出口2b、用于安装和拆卸容器5(5a、5b等)的安装口4(4a、4b、4c)、以及容器5。从导入口2a导入的气体3a通过安装在安装口4上的容器5后,作为气体3b从导出口2b导出。容器5设置多个时,
多个容器5可以串联地连接流路,也可以并列地连接流路。即,在图1所示的例中,可以是导入口2a仅与容器5a连接、容器5b与容器5a连接、容器5b仅与导出口2b连接的方式,也可以是导入口2a和导出口2b与容器5a和容器5b这两者均连接的方式。另外,本技术并不限于图1所示的构成。例如,用于安装容器5的安装口4的数目没有限定,与其相应地,容器5的数目也没有限定。另外,还可以是在一个安装口4上安装多个容器5的方式。另外,容器5也可以容纳在框体10的内部。
27.容器5在内部收容多孔性金属有机结构体(mof/pcp:metal organic framework(金属有机框架)/porous coordination polymer(多孔配位聚合物))。mof(以下将mof/pcp也仅称为mof)是具有由金属离子和多齿配体的有机分子构成的连续结构的络合物。mof具有三维连续的配位性结构体,形成纳米多孔结构。根据金属离子和有机分子的组合,mof可以仅吸附特定的物质。即当在收容有mof的容器中导入含有特定物质的气体时,可以在该容器中捕集由特定物质构成的气体。例如,可在容器5a中收容可以捕集由物质xx构成的气体的mof,在容器5b中收容可以捕集由不同于物质xx的物质yy构成的气体的mof。由此,可以将物质xx和物质yy在各自的容器5中进行分离。即,例如如果容器5所具备的mof为1种,则容器5可以捕集1种气体。此外,容器5a和容器5b也可以收容能够捕集由相同物质构成的气体的mof。另外,容器5中也可以收容有多种mof。对于构成气体的物质的种类的例子,在后叙述。
28.另外,容器5的规格只要可以收容mof、可设置气体的导入口和导出口,即无特别限定。例如,容器5可以是jis标准或iso标准等中规定的通常的高压气缸等。另外,容器5也可以不是高压气缸,而是耐压性能小于1mpa的容器等。即由于因收容mof而使气体物理性地吸附于mof,因此对于容器的耐压性能并无特别规定。容器5的大小和形状也无特别限定。本实施方式涉及的容器5是可携带性的容器。容器5例如可以被框体等容纳。此时,可以是框体的形状根据容器5的形状来决定,也可以是容器5的形状根据框体的形状来决定。容器5的形状可以是圆筒形,还可以是立方体,还可以是长方体,没有特别限定。此外,容器5中可以设置有任意的排气系统。另外,如后所述,容器5中还可以设置测定容器5的内部压力的压力传感器(压力计)、测定容器5的周围或内部的温度的温度传感器等。这些压力传感器或温度传感器例如如后所述,可以安装在容器5的开关阀上,也可以预先安装在容器5上。所述的测定信息可以通过容器5或框体10所具备的通信设备等适当发送到外部的服务器等,也可以存储在容器5或框体10所具备的闪存等存储装置中。另外,所述的外部服务器或存储装置中可以存储有有关容器5的信息(例如容器5的规格、容器5的识别信息、有关容器5的维护的信息、容器5的管理者的信息、容器5的使用者的信息、容器5的内部温度、安装有容器5的框体10的信息、有关将容器5安装在框体10中的安装口4的信息等)、及/或有关容器5所收容的mof及能够被该mof捕集的气体的信息(例如有关mof的种类、mof的使用的信息、有关mof的劣化的信息、有关捕集气体的种类的信息、有关已捕集到的气体的贮藏量的信息、气体的填充量、气体的压力等)。上述的信息例如可以通过用户使用终端等读取容器5上设置的上述存储装置、或qr码(注册商标)等的标签而获得。这样,在容器5或框体10上可以设置有用于管理容器5所收容的mof或已被吸附到mof的气体的状况的iot(internet of things,物联网)相关的各种设备。作为设备的例子,例如可以是用于获得gps(global positioning system,全球定位系统)功能等的位置信息的设备、用于控制容器5的导入口或导出口的阀门或阀等的控制装置、用于显示有关容器5的信息的显示装置等。这里所说的显示装置可以是例如led
等光源等,也可以是所谓的显示器那样的装置。在为光源时,例如可以根据点亮的光的颜色或亮灭的模式等来显示容器5的状态。
29.本实施方式中设想了从导入口2a导入含有多种物质的混合气体的情况,但本技术并不限定于这样的例子。例如如后述的变形例中所示,也可以从导入口2a导入由单一物质构成的气体。作为组成气体的物质,例如可以举出氢、氧、一氧化碳、二氧化碳、水、乙炔、nf3、cf4、ch3、丙烷、乙烯、乙烷等。当然组成捕集对象的气体的物质并不限定于这样的例子。另外,混合气体至少含有多种物质,其种类数可以为3以上。
30.图2为表示本实施方式涉及的气体处理系统1的系统构成例的图。如图所示,气体处理系统1在导入口2a与导出口2b之间具备第一线路21和第二线路22。第一线路21具备第一容器5a1和第二容器5b1,这些容器按照第一容器5a1和第二容器5b1形成一连串的流路的方式串联地连接。在第一容器5a1、第二容器5b1上分别具备入口侧阀6(6a1、6b1)、出口侧阀7(7a1、7b1)、以及压力计8(8a1、8b1)。另外,在第一线路21的最上游侧及最下游侧分别设置线路装卸部9(9a1、9b1)。此外,第一容器5a1和第二容器5b1的配置顺序并无特别限定。
31.另外,与第一线路21并行地设置的第二线路22具备第三容器5a2和第四容器5b2,这些容器串联地连接。在第三容器5a2、第四容器5b2上分别具备入口侧阀6(6a2、6b2)、出口侧阀7(7a2、7b2)、以及压力计8(8a2、8b2)。另外,在第二线路22的最上游侧及最下游侧分别设置线路装卸部9(9a2、9b2)。此外,第三容器5a2和第四容器5b2的配置顺序并无特别限定。另外,第一线路21及第二线路22的各自上设置的入口侧阀6和出口侧阀7的组也合并称为阀单元。另外,以下的说明中,将第一容器5a1和第三容器5a2也统称为容器5a,将第二容器5b1和第四容器5b2也统称为容器5b。此外,本实施方式中设置了第一线路21和第二线路22这2条线路,但本技术并不限定于这样的例子。并行地设置的线路的数目并无特别限定。另外,各线路中串联地连接的容器的数目并无特别限定。例如可以根据想要捕集的气体的种类的数目来设定容器的数目。具体地也可以对一条线路仅设置1个容器。这是考虑到从混合气体中仅捕集1种气体的情况。
32.第一容器5a1、第三容器5a2可以收容能够捕集混合气体中所含的第一气体的mof(第一mof)。另外,第二容器5b1、第四容器5b2可以收容能捕集混合气体中所含的第二气体的mof(第二mof)。这些容器中收容的mof的量并无特别限定。例如,第一mof在第一容器5a1中的收容量和第二mof在第二容器5b1中的收容量可以根据混合气体中所含的第一气体与第二气体的构成比(物质量比)来设定。由此,第一容器5a1和第二容器5b1会在几乎同一时刻达到饱和(即物质对mof的吸附基本不会再发生),因此可以高效地回收、更换容器。另外,第一mof在第一容器5a1中的收容量和第二mof在第二容器5b1中的收容量还可以在上述气体的构成比的基础上进一步根据所需的回收量来设定。
33.在各个容器5上如上所述设置入口侧阀6、出口侧阀7及压力计8。这些阀及压力计可以直接安装在容器5上,也可以是容器5上附带设置的。例如,这些阀及压力计可以是能从容器5上卸下的或设置在容器5的气体的导入管或导出管的附近。本实施方式涉及的容器5例如可以是具备入口侧阀6和压力计8的构成。此时,压力计8例如可以设置在连接入口侧阀6和容器5的流路上。即压力计8可设置在比入口侧阀6更靠容器5侧。压力计8例如是在将容器5从线路上卸下时附带在容器5上、用于对容器5中贮藏有的气体的贮藏量进行测量而设置的。由此,在将容器5从框体10上卸下以利用容器5中收容的气体时,可以掌握气体的残留
量等。另外,如上所述,所述的容器5可具备温度传感器等。
34.入口侧阀6及出口侧阀7设置在容器5的上游侧及下游侧。这些阀可利用例如后述的控制装置100来控制其开关。阀例如可以是电磁阀等。在如上所述、入口侧阀6及/或出口侧阀7附带在容器5上时,控制装置100可以介由设置在容器5上的控制装置等对入口侧阀6及/或出口侧阀7的开关进行控制。另外,这些阀还可以是利用手动开关的。此外,入口侧阀6和出口侧阀7还可以是一体化的。这些阀例如还可以是用于搬运容器5中收容的气体、以其它目的进行使用而设置在容器5上的。由此,可以对利用气体处理系统1回收在容器5中的气体进行再利用。
35.线路装卸部9设置在第一线路21及/或第二线路22的最上游侧及最下游侧,具有可以将设置在各自线路上的容器5一次性卸下的机构。线路装卸部9虽然并不是必须设置的,但通过这样的构成,例如在第一容器5a1及第二容器5b1各自达到饱和状态时,一次性替换2个容器的操作是容易实现的。线路装卸部9例如可利用swagelok制的quick connects得以实现。这样的线路装卸部9可以在线路的上下游设置一对,还可以在每个容器的上下游设置一对。此外,各个容器5可以是分别独立地可装卸的。
36.在连接第一容器5a1和第二容器5b1的流路之间设置tcd(thermal conductivity detector:热导检测器)11。tcd11是气体检测器之一例,也可以用气相色谱仪等其它种类的气体检测器来代替。虽未图示,但tcd11可以作为采样线路与各线路的上游侧的流路连接。tcd11还可以设置在连接第三容器5a2和第四容器5b2的流路之间。本实施方式涉及的tcd11例如可以对第一容器5a1及/或第三容器5a2中收容的mof(称为第一mof)所能够捕集的第一气体进行检测。tcd11可以将检测结果的数据(例如电信号)输出到后述的控制装置100,还可以在tcd11中对所述的数据进行处理,输出处理后的数据作为检测信息。检测信息例如可以是表示第一气体发生了穿透的穿透信息。穿透是指在本实施方式中已经超出了mof产生的吸附的界限的状态,穿透信息是表示气体(第一气体或第二气体)产生了穿透的检测信息之一例。即后述的控制装置100可以将由tcd11得到的测定结果、第一气体是否发生了穿透(是否超出了穿透判定所涉及的规定基准)作为检测信息而获得。
37.此外,tcd11还可以如后述的变形例所示,设置在第二容器5b1(及/或第四容器5b2)的下游侧的流路上。由此,可以检测从第二容器5b1、5b2流出的第二气体的穿透。另外,tcd11如果在第一容器5a1的下游侧设置,则也可以在第一容器5a1的出口侧、第二容器5b1的出口侧中的至少任一处设置tcd11。另外,tcd11可以是对第一气体及第二气体中的至少任一个进行检测。
38.另一方面,如果是如上所述、第一容器5a1(及/或第三容器5a2)中收容的第一mof的收容量和第二容器5b1(及/或第四容器5b2)中收容的第二mof的收容量是根据混合气体中所含的第一气体与第二气体的构成比来设定,则第一容器5a1和第二容器5b1可以几乎同时达到饱和状态。即通过使混合气体中第一气体与第二气体的构成比对应于各容器中收容的mof的物质吸附量的比率,各容器可以在几乎同一时刻达到饱和状态。此时,tcd11可以在第一容器5a1(及/或第三容器5a2)的下游侧的流路上仅设置1个。由此,tcd11的设置数减少,而且可以一次性地更换线路上配置的多个容器,是高效的。此外,可以根据气体的构成比和想要回收的气体的量来适当设定第一容器5a1(及/或第三容器5a2)中收容的第一mof的收容量和第二容器5b1(及/或第四容器5b2)中收容的第二mof的收容量。
39.在第一线路21及第二线路22的上游侧设置对从导入口2a流过的气体的流量进行控制的mfc(mass flow controller,质量流量控制器)12。另外,在mfc12的上游侧设置排气线路,在该排气线路上设置压力计13和排气阀14。例如所述的压力计13测量到超过规定阈值的压力时,通过后述控制装置100的控制使排气阀14打开,气体可以从所述的排气线路泄露出去。此外,设置排气线路的位置并不限定于图2所示的例子。例如,排气线路还可以设置在mfc12与第一线路21及/或第二线路22之间的流路上,也可以设置在第一线路21及/或第二线路22的下游侧与导出口2b之间。另外,排气阀14可以是在达到规定压力时自动地将气体泄露到外部那样的构件。此外,本实施方式涉及的气体处理系统1中,用于将被捕集到容器5中的相当于杂质的气体进行清洗的洗涤线路也可以不设置。这是因为本实施方式涉及的气体处理系统1设想了要对捕集到容器5中的气体进行再利用。
40.所述的气体处理系统1具备进行整个体系中的控制的控制装置100。
41.图3为表示实现本实施方式涉及的控制装置100的计算机的硬件构成例的图。100至少具备控制部101、内存(memory)102、存储器(storage)103、通信部104及输入输出部105等。它们通过总线106相互电连接。
42.控制部101是控制控制装置100整体的动作、进行各要素之间的数据收发的控制、及应用的执行和认证处理所需的信息处理等的演算装置。例如控制部101是cpu(central processing unit,中央处理单元)等处理器,执行存储在存储器103中并加载在内存102中的程序等来实施各信息处理。
43.内存102包含dram(dynamic random access memory,动态随机访问存储器)等由易失性存储装置构成的主存、和闪存或hdd(hard disc drive,硬盘驱动器)等由非易失性存储装置构成的辅助存储。内存102作为控制部101的工作区等进行使用,并且对控制装置100的启动时执行的bios(basic input/output system,基本输入输出系统)及各种设定信息等进行存储。
44.存储器103存储应用、程序等各种程序。可以在存储器103中构建存储有各处理中所用数据的数据库。
45.通信部104将控制装置100连接于网络。通信部104例如通过有线lan(local area network,局域网)、无线lan、wi-fi(wireless fidelity、注册商标)、红外线通信、bluetooth(注册商标)、近距离或非接触通信等方式、与外部设备直接通信或介由网络接入点通信。
46.输入输出部105例如为键盘、鼠标、触摸面板等信息输入设备、及显示器等输出设备。
47.总线106与上述各要素共通地连接,例如传导地址信号、数据信号及各种控制信号。
48.本实施方式涉及的控制装置100例如获取基于气体处理系统1中设置的tcd11获得的检测信息来进行各种控制。例如控制装置100获取检测信息,输出有关第一容器5a1及/或第三容器5a2的状态的信息。有关容器5的状态的信息例如可包含容器5中是否已气体饱和的信息。具体而言,如果检测信息是表示已发生了穿透的信息,则控制装置100可输出表示容器5处于饱和状态的信息。即第一容器5a1中所收容的mof的吸附位点基本被组成第一气体的物质(分子)填埋而难以再吸附更多时,从第一容器5a1流出的第一气体的流出量会增
加。因此,利用tcd11获得的第一气体的检测量增加。由此,可判定到第一气体的穿透,因此可以推测第一容器5a1是饱和状态。输出目标例如还可以是设置在框体10上的显示装置、设置在容器5上的显示装置等。另外,输出目标还可以是外部的服务器或用户终端等。由此,用户可以知晓第一容器5a1等为饱和状态。
49.另外,本实施方式涉及的控制装置100如上所述,可以对第一线路21及第二线路22上设置的入口侧阀6及出口侧阀7的开关进行控制。例如,本实施方式涉及的控制装置100根据检测信息判断到第一容器5a1已饱和时,对第一线路21上设置的阀单元进行关闭。由此,可以自动地停止气体向已饱和的线路中的供给。另外此时,控制装置100还可以在关闭该阀单元之前进行将第二线路22上设置的阀单元打开的控制。由此,气体向第二线路22上设置的未进行气体填充的第三容器5a2(及第四容器5b2)中的供给开始,同时能够回收第一容器5a1(及第二容器5b1)。
50.另外,本实施方式涉及的控制装置100除了上述以外还可以进行上述的mfc12控制等。控制装置100例如可控制mfc12、从而控制导入到气体处理系统1中的混合气体的流量。mfc12为流量计的一个例子,例如流量计可以是质量流量计。此外,控制装置100例如可以根据mfc12所示的涉及流量的信息、输出有关容器5a及/或容器5b的状态的信息。例如,在mfc12所示的流量为低于规定流量的值时,可以是表示发生了穿透的状态的信息。具体而言,在mfc12所示的流量显示零或接近零的值时,可以输出表示在容器5a或容器5b中至少任一个的mof中气体没有吸附而是发生了堵塞的状态的信息。另外,在由mfc12算出的混合气体的流量的累积值超出了以容器5a及/或容器5b中能捕集的气体的吸附量为基准的阈值时,控制装置100可以进行打开第一线路21或第二线路22中的一个线路的阀单元、关闭另一个线路的阀单元的控制。这样的控制中还可以一并使用基于tcd11的检测信息。
51.接着,对使用了本实施方式涉及的气体处理系统1的气体处理方法的流程之一例进行说明。图4是表示使用了本实施方式涉及的气体处理系统1的气体处理方法的流程之一例的流程图。本实施方式涉及的气体处理系统1从导入口2a导入包含第一气体和第二气体的混合气体,在容器5a(5a1、5a2)中捕集第一气体,在容器5b(5b1、5b2)中捕集第二气体,将其它的气体从导出口2b排出。
52.首先,在导入混合气体时,控制装置100进行气体处理系统1中设置的各线路的阀组的控制(步骤sq101)。具体而言,控制装置100进行打开第一线路21上设置的阀单元、关闭第二线路22上设置的阀单元的控制。然后,开始混合气体的导入(步骤sq103-s)。
53.开始混合气体的导入时,混合气体在第一线路21中流通。在第一容器5a1中,混合气体中所含的第一气体被第一mof捕集。即从第一容器5a1中排出除了第一气体以外的包含第二气体的混合气体。然后,在第二容器5b1中,第二气体被第二mof捕集。从第二容器5b1中排出除了第一气体和第二气体以外的混合气体。
54.这里,在第一容器5a1的下游侧上设置的tcd11中,检测到超出了第一气体的检测涉及的基准时(步骤sq105/y),控制装置100进行打开第二线路22上设置的阀单元的控制(步骤sq107)。具体而言,控制装置100进行打开图2中所示的入口侧阀6a2、6b2、出口侧阀7a2、7b2的控制。然后,控制装置100进行关闭第一线路21上设置的阀单元的控制(步骤sq109)。具体而言,控制装置100进行关闭图2中所示的入口侧阀6a1、6b1、出口侧阀7a1、7b1的控制。由此,气体处理系统1中混合气体的流路从第一线路21切换为第二线路22。第一线
路21上设置的第一容器5a1和第二容器5b1由于因第一气体和第二气体而各自达到饱和状态,更换为其它的容器(步骤sq111)。例如,通过从线路装卸部9中卸下各个容器、将其它容器连接在线路装卸部9上,可以容易地进行容器的更换。
55.另外,混合气体在第二线路22中流通时,在第三容器5a2中,混合气体中所含的第一气体被第一mof捕集。即从第三容器5a2排出除了第一气体以外的包含第二气体的混合气体。然后,在第四容器5b2中,第二气体被第二mof捕集。从第四容器5b2排出除了第一气体和第二气体以外的混合气体。
56.这里,在第三容器5a2的下游侧上设置的tcd11中,检测到超出了第一气体的检测涉及的基准时(步骤sq113/y),控制装置100进行打开第一线路21上设置的阀单元的控制(步骤sq115)。具体而言,控制装置100进行打开图2所示的入口侧阀6a1、6b1、出口侧阀7a1、7b1的控制。然后,控制装置100进行关闭第二线路22上设置的阀单元的控制(步骤sq117)。具体而言,控制装置100进行关闭图2所示的入口侧阀6a2、6b2、出口侧阀7a2、7b2的控制。由此,气体处理系统1中混合气体的流路从第二线路22切换为第一线路21。第二线路22上设置的第三容器5a2和第四容器5b2由于因第一气体和第二气体而各自达到饱和状态,更换为其它容器(步骤sq119)。
57.所述的步骤sq105~sq119的处理可重复进行直至混合气体的导入停止(步骤sq103-l)。混合气体的导入停止时,控制装置100可进行关闭所有线路的阀的控制(步骤sq121)。
58.如以上说明的那样,根据本实施方式涉及的气体处理系统1,可以将由多种物质构成的混合气体中至少2种气体利用收容在各个容器中的对应于组成捕集对象气体的物质的mof进行捕集。此时,通过预先在上游侧的容器的下游侧设置气体检测器,可以检测能被该容器捕集的第一气体的穿透,从而可以判定该容器中的气体的饱和状态。由此,在利用使用了mof的容器进行的气体捕集中,可以将多种所希望的气体分别容易地分离,且可以在达到饱和状态的时刻高效地获得。另外,通过将串联地连接的各容器中收容的mof的捕集能力根据混合气体中所含的各物质的物质量的比率来进行设定,仅通过在各线路的任一容器的下游侧预先设置气体检测器,即可在捕集检测对象气体的容器达到饱和状态时、同时地在其它的容器中也达到饱和状态。由此,可以高效地回收各气体。
59.<第1变形例>
60.接着,对本实施方式的第一变形例涉及的气体处理系统1’进行说明。图5为表示本实施方式的第一变形例涉及的气体处理系统1’的系统构成例的图。图5所示的气体处理系统1’在图2所示的气体处理系统1的构成的基础上还在第一线路21的第一容器5a1的入口侧上设置压力计15。设置压力计15的位置只要是第一线路21中容器5a1的入口侧(上游侧)则并无特别限定。
61.压力计15可对第一线路21中的压力进行测量。例如,通常压力计15可以显示在第一线路21中有气体流通时所述的气体的压力。另一方面,当第一容器5a1中的状态是达到饱和状态或发生了泄漏时,压力计15可以显示与通常不同的压力。因此,例如控制装置100可以根据由压力计15获得的压力信息、输出有关第一容器5a1的状态的信息。具体而言,控制装置100还可以根据由压力计15获得的压力信息和基于tcd11获得的检测信息(例如穿透信息)、输出有关第一容器5a1的状态的信息。所述的压力计15与各个容器5上设置的压力计8
不同,可对线路(流路)的压力进行测量。
62.例如,如果第一容器5a1是饱和状态(或接近饱和的状态),则第一线路21中的压力上升,还可发生穿透。于是,控制装置100根据压力计15可以获得对应于第一容器5a1为饱和状态的压力信息,在基于tcd11获得了表示从第一容器5a1发生了第一气体穿透的穿透信息时,还可输出表示第一容器5a1中第一气体已饱和的状态的信息。
63.另一方面,尽管发生了穿透但压力计15显示了与第一容器5a1的饱和状态不对应的压力时(例如未发现压力上升时),有可能气体的吸附速度慢,mof中气体的捕集未能充分进行,在第一容器5a1中发生了第一气体的泄漏。于是,控制装置100在根据压力计15获得与第一容器5a1为饱和状态不对应的压力信息、基于tcd11获得了表示从第一容器5a1发生了第一气体穿透的穿透信息时,还可以输出表示第一容器5a1中为第一气体泄漏的状态的信息。
64.另外,尽管第一气体未发生穿透但显示压力计15所示的压力上升了时,认为第一容器5a1所收容的第一mof发生了堵塞。于是,控制装置100在根据压力计15获得第一容器5a1上升的压力信息、基于tcd11获得了从第一容器5a1中未发生第一气体穿透的检测信息时,还可以输出表示在第一容器5a1中发生了堵塞的状态的信息。
65.这样,控制装置100可以根据从压力计15获得的压力信息和基于tcd11获得的检测信息、输出有关第一容器5a1的状态(饱和或异常)的信息。通过设置压力计15,可以更准确地掌握源自各容器5中收容的mof的吸附状况。由此,可以准确地掌握第一容器5a1的状况。此外,压力计15可以设置在其它的容器5的入口侧。此时,通过在该容器5的出口侧设置tcd,与上述的第一容器5a1同样,可以获得有关该容器5的状态的信息。此外,在未设置tcd11时,例如控制装置100根据压力计15获得了表示与第一容器5a1为饱和状态对应的压力信息(例如表示压力计15所示的压力超过了规定压力的信息)时,可以输出表示第一容器5a1中发生了穿透的状态的信息。即检测信息(穿透信息)还可以是由压力计获得的压力信息。另外,本变形例中的处理对于其它的容器5也可以适用。
66.<第2变形例>
67.接着,对本实施方式的第二变形例涉及的气体处理系统1”进行说明。图6为表示本实施方式的第二变形例涉及的气体处理系统1”的系统构成例的图。图6所示的气体处理系统1”在图2所示的气体处理系统1的构成的基础上还在第一容器5a1的出口侧、第二容器5b1的出口侧的流路的空间中分别设置tcd11a、11b。即本变形例中,在第二容器5b1(5b2)的出口侧也设置tcd11。
68.控制装置100例如可以根据基于tcd11b的检测信息、输出有关第二容器5b1的状态的信息。由此,与第一容器5a1同样,可以掌握第二容器5b1中第二气体的捕集状况。
69.另外,控制装置100还可以根据基于tcd11a的检测信息和基于tcd11b的检测信息、输出有关混合气体的流出的信息。通过在每个容器5中设置tcd11,可以掌握各个容器中能捕集的气体的流出状况。例如,在利用各容器捕集混合气体中所含的有害气体时,可以对未被各个tcd11捕集而从各容器中流出的气体进行检测。此时,控制装置100可以进一步进行关闭混合气体所流通的线路的阀单元的控制。由此,例如可以减少有害气体向外部泄漏等泄漏的影响。
70.<第三变形例>
71.接着,对本实施方式的第三变形例涉及的气体处理系统1
”’
进行说明。图7是表示本实施方式的第三变形例涉及的气体处理系统1
”’
的系统构成例的图。图7所示的气体处理系统1
”’
在图2所示的气体处理系统1的构成的基础上、线路并不是并列而是仅由单独的线路构成。即使是这种情况,也可以进行与上述实施方式的气体处理系统1同样的特定气体的有效捕集。
72.<第四变形例>
73.接着,对本实施方式的第四变形例涉及的气体处理系统1000进行说明。图8是表示本实施方式的第四变形例涉及的气体处理系统1000的系统构成例的图。图8所示的气体处理系统1000是在各线路中分别各设置1个容器5的例子。这样的气体处理系统1000中,例如从导入口2a导入的气体可以是由单独的物质构成的气体,还可以是上述实施方式所示的混合气体。容器5a中可以捕集所导入的气体(即仅捕集所导入的气体、从导出口2b基本没有气体流通)。另外,在导入混合气体时,可以将吸附组成混合气体中所含的一种气体的物质的mof收容在容器5a中。这样,即使是在一个线路中没有串联地设置容器5时,通过在容器5a的出口侧设置tcd11,也可以如上述实施方式所示那样,掌握容器5a的状况。
74.另外,除了上述变形例之外,还可以使以下的变形例反映于上述实施方式。例如,串联地连接的上游侧的容器5中收容的mof的孔大小可以大于下游侧的容器5中收容的mof的孔大小。由此,易于防止气体中所含的分子导致的堵塞。另外,容器5中收容的mof不限于粉体,例如还可以是经打片的mof、颗粒状的mof、含浸或担载于蜂窝母材的mof等。考虑到流量大时的压力损失,还可以使用具有除粉体以外的形态或形状的mof。另外,例如在各线路中串联地连接的容器5所收容的mof还可以是相同种类的mof。即可以是各容器5捕集相同种类气体的构成。由此,例如在混合气体的滤除处理中,可以提高过滤器的精度、提高滤除能力。另外,上述的mfc还可以不仅设置在气体处理系统1中各线路的上游侧、还设置在各线路的下游侧。此时,可以对从各线路流通的气体的流量进行测定。由此,通过将由上游侧的mfc获得的气体的总量和由下游侧的mfc获得的气体的总量的差值与各容器中捕集的气体的推定量进行比较,可以检测气体是否未被各容器所捕集而流出。另外,控制装置100还可以基于不是由tcd11、而是由mfc获得的流量信息、输出容器5的状态。即上述实施方式中,控制装置100可以根据mfc的流量是否达到规定流量以下来判定是否发生了穿透并进行输出。由此,还可以使用mfc的流量来掌握容器5的状态。即检测信息(穿透信息)还可以是由mfc等流量计获得的涉及流量的信息。
75.以上对本实施方式涉及的气体处理系统进行了说明。这样的气体处理系统例如可用于从混合气体中有效地取出所希望的气体、或用于除去废弃混合气体时会成为有害的气体。另外,在容器中捕集了所希望的气体之后,还可以搬运所述的容器而将所捕集的气体用于其它用途等。例如,如果是能够回收二氧化碳的容器,则通过将所述的容器设置在碳酸水制造装置等中,可以容易地制造碳酸水。另外,如果是能够回收氧或氢等的容器,则可以在商业或个人的各种用途中活用这些气体。所述的气体处理系统实现气体资源的分离和再利用,有助于环境负荷的减少。
76.以上一边参照附图一边对本公开的优选实施方式进行了详细说明,但本公开的技术范围并不限定于这样的例子。只要是本公开的技术领域中具有通常知识的人,显然可以在权利要求书记载的技术思想的范畴内想到各种变更例或修正例,对于这些变更例或修正
例,当然可以理解为它们也属于本公开的技术范围内。
77.本说明书中说明过的装置可以作为单独的装置得以实现,还可以通过用网络连接一部分或全部而成的多个装置(例如云服务器)等得以实现。例如,控制装置100的控制部101及存储器103可以通过相互用网络连接的不同的服务器得以实现。控制装置100的功能的全部或一部分还可以在未图示的其它终端上发挥。另外,还可以是由气体处理系统1或容器5等上设置的各种测量仪器或传感器获得的信息由框体10的外部上设置的控制装置100获取、从控制装置100控制各种阀等设备的方式。
78.利用本说明书中说明过的装置进行的一系列处理还可以使用软件、硬件、及软件和硬件的组合中的任一种来实现。可以制作用于实现本实施方式涉及的控制装置100的各功能的计算机程序并安装于pc等中。另外,还可以提供存储有这样的计算机程序、可用计算机读取的记录介质。记录介质例如是磁盘、光盘、磁光盘、闪存等。另外,上述的计算机程序还可以不使用记录介质而是介由例如网络来发行。
79.另外,本说明书中使用流程图说明过的处理并不一定按照图示的顺序来执行。也可以几个处理步骤并列地执行。另外,可以采用追加的处理步骤,还可以省略一部分处理步骤。
80.另外,本说明书中记载的效果只不过是说明性或示例性的,而不是限定性的。即本公开涉及的技术可以发挥上述效果,并且也可以发挥出本领域技术人员由本说明书的记载获知的显而易见的其它效果来代替上述效果。
81.此外,以下的构成也属于本公开的技术范围。
82.(项目1)
83.一种气体处理系统,其包括:
84.第一容器,其收容能够捕集从入口侧流通的混合气体中所含的第一气体的第一多孔性金属有机结构体;
85.第二容器,其与所述第一容器串联地流通、且收容能够捕集所述混合气体中所含的第二气体的第二多孔性金属有机结构体;
86.第一气体检测器,其以所述第一容器的下游侧的流路的空间为检测对象而设置、且能够检测所述第一气体;以及
87.控制装置,其根据基于所述第一气体检测器的检测信息,输出至少有关所述第一容器的状态的信息。
88.(项目2)
89.根据项目1所述的气体处理系统,其中,
90.所述检测信息包含表示所述第一气体发生了穿透的穿透信息,
91.所述控制装置根据所述穿透信息,输出有关所述第一容器的状态的信息。
92.(项目3)
93.根据项目2所述的气体处理系统,其中,
94.所述第一容器具备用于对所述第一容器和所述第一容器的上游侧的流路进行开关的阀,
95.在所述阀的上游侧具备压力计,
96.所述控制装置根据由所述阀的流路上具备的所述压力计获得的压力信息和所述
穿透信息,输出有关所述第一容器的状态的信息。
97.(项目4)
98.根据项目3所述的气体处理系统,其中,
99.在由所述阀的流路上具备的所述压力计获得的压力信息为与所述第一容器中第一气体的饱和状态对应的信息时,所述控制装置输出表示在所述第一容器中所述第一气体为已饱和的状态的信息。
100.(项目5)
101.根据项目3或4所述的气体处理系统,其中,
102.在由所述阀的流路上具备的所述压力计获得的压力信息为与所述第一容器中第一气体的饱和状态不对应的信息时,所述控制装置输出表示在所述第一容器中发生了异常的信息。
103.(项目6)
104.根据项目1~5中任一项所述的气体处理系统,其中,
105.所述第一多孔性金属有机结构体在所述第一容器中的收容量和所述第二多孔性金属有机结构体在所述第二容器中的收容量根据所述混合气体中所含的所述第一气体与所述第二气体的构成比来设定。
106.(项目7)
107.根据项目1~6中任一项所述的气体处理系统,其中,
108.所述第一气体检测器设置于在所述第一容器与第二容器之间流通的流路的空间、及所述第二容器的下游侧中的至少任一处。
109.(项目8)
110.根据项目7所述的气体处理系统,其中,
111.所述控制装置至少根据基于所述第一气体检测器的检测信息和基于第二气体检测器的检测信息,输出有关所述混合气体的流出的信息,所述第二气体检测器与所述第一气体检测器不同地设置在所述第二容器的下游侧,且能够检测所述第二气体。
112.(项目9)
113.根据项目1~8中任一项所述的气体处理系统,其中,
114.在流通所述第一容器的流路中具备流量计,
115.所述控制装置根据由所述流量计获得的涉及流量的信息,输出有关所述第一容器的状态的信息。
116.(项目10)
117.一种气体处理系统,其包括:
118.第一容器,其收容能够捕集从入口侧流通的混合气体中所含的第一气体的第一多孔性金属有机结构体;以及
119.第二容器,其从所述第一容器的出口侧流通、且收容能够捕集所述混合气体中所含的第二气体的第二多孔性金属有机结构体,
120.所述第一多孔性金属有机结构体在所述第一容器中的收容量和所述第二多孔性金属有机结构体在所述第二容器中的收容量根据所述混合气体中所含的所述第一气体与所述第二气体的构成比来设定。
121.(项目11)
122.根据项目10所述的气体处理系统,
123.其进一步包括控制装置,
124.所述控制装置根据在所述第一容器及所述第二容器中流通的气体的检测信息,输出有关所述第一容器及所述第二容器中至少任一个的状态的信息。
125.(项目12)
126.根据项目11所述的气体处理系统,其中,
127.所述气体的检测信息包含由设置于所述第一容器的下游侧的流路上的气体检测器获得的信息。
128.(项目13)
129.根据项目11或12所述的气体处理系统,其中,
130.所述气体的检测信息包含流通所述第一容器及所述第二容器的流路的由流量计获得的涉及流量的信息。
131.(项目14)
132.根据项目11~13中任一项所述的气体处理系统,其中,
133.所述第一容器具备用于对所述第一容器和所述第一容器的上游侧的流路进行开关的阀,
134.所述气体的检测信息包含由设置于所述第一容器的所述阀的上游侧的流路上的压力计获得的压力信息。
135.(项目15)
136.根据项目1~9、11~14中任一项所述的气体处理系统,其中,进一步包括对由所述第一容器及所述第二容器构成的第一线路的流路进行开关的第一阀单元,
137.所述控制装置根据所述检测信息判断为所述第一容器及所述第二容器中的至少任一个已饱和时,进行将所述第一阀单元设为关闭状态的控制。
138.(项目16)
139.根据项目15所述的气体处理系统,其中,
140.进一步包括:
141.第三容器,其收容所述第一多孔性金属有机结构体;和
142.第四容器,其收容所述第二多孔性金属有机结构体,
143.所述第三容器和所述第四容器构成与所述第一容器及所述第二容器并列设置的第二线路,
144.进一步包括对所述第二线路的流路进行开关的第二阀单元,在所述第二阀单元为关闭状态,判断为所述第一容器及所述第二容器中的至少任一个已饱和时,
145.所述控制装置进行将所述第二阀单元设为打开状态的控制,之后进行将所述第一阀单元设为关闭状态的控制。
146.(项目17)
147.根据项目1~16中任一项所述的气体处理系统,其中,
148.有关所述第一容器的状态的信息包含表示在所述第一容器中所述第一气体为已饱和的状态的信息、及表示在所述第一容器中发生了异常的信息中的至少任一个。
149.(项目18)
150.根据项目1~17中任一项所述的气体处理系统,其中,
151.所述第一容器及所述第二容器中的至少任一个以可装卸的方式设置在构成所述第一容器和所述第二容器的流路的线路上,
152.用于对应的容器与所述线路的流路的开关的阀、及比所述阀设置在更靠所述对应的容器侧且对所述对应的容器的压力进行测量的压力计设置在所述对应的容器中。
153.(项目19)
154.根据项目1~18中任一项所述的气体处理系统,其中,
155.收容在所述第一容器中的所述第一多孔性金属有机结构体仅能够捕集所述第一气体,
156.收容在所述第二容器中的所述第二多孔性金属有机结构体仅能够捕集所述第二气体。
157.(项目20)
158.一种使用了气体处理装置的气体处理方法,所述气体处理装置包括:
159.第一容器,其收容能够捕集第一气体的第一多孔性金属有机结构体;和
160.第二容器,其与所述第一容器串联地流通、且收容能够捕集第二气体的第二多孔性金属有机结构体,
161.所述气体处理方法包括:
162.使至少包含所述第一气体及所述第二气体的混合气体从所述第一容器及所述第二容器中任一个上游侧的容器的入口侧流通;
163.利用第一气体检测器对所述第一容器的下游侧的流路的空间中所述第一气体的流量进行测定;以及
164.利用控制装置,根据基于由所述第一气体检测器测定的所述第一气体的流量获得的检测信息,输出有关所述第一容器的状态的信息。
165.(项目21)
166.一种使用了气体处理装置的气体处理方法,所述气体处理装置包括:
167.第一容器,其收容能够捕集第一气体的第一多孔性金属有机结构体;和
168.第二容器,其与所述第一容器流通、且收容能够捕集第二气体的第二多孔性金属有机结构体,
169.所述气体处理方法中,
170.根据混合气体中所含的所述第一气体与所述第二气体的构成比来设定所述第一多孔性金属有机结构体在所述第一容器中的收容量和所述第二多孔性金属有机结构体在所述第二容器中的收容量,
171.使所述混合气体从所述第一容器的入口侧流通。
172.(项目22)
173.一种用于控制气体处理装置的控制装置,
174.所述气体处理装置包括:
175.第一容器,其收容能够捕集第一气体的第一多孔性金属有机结构体;和
176.第二容器,其与所述第一容器串联地流通、且收容能够捕集第二气体的第二多孔
性金属有机结构体,
177.所述控制装置中,
178.在使从所述第一容器的入口侧流通的至少包含所述第一气体及所述第二气体的混合气体流通到所述第一容器中之后,
179.所述控制装置根据由第一气体检测器获得的检测信息,输出有关所述第一容器的状态的信息,所述第一气体检测器以所述第一容器的下游侧的流路的空间为检测对象而设置,且能够检测所述第一气体。
180.符号说明
181.1:气体处理系统
182.2a:导入口
183.2b:导出口
184.4:压力传感器
185.5:容器
186.5a1:第一容器
187.5b1:第二容器
188.5a2:第三容器
189.5b2:第四容器
190.6:入口侧阀
191.7:出口侧阀
192.8:压力计
193.11:tcd
194.12:mfc
195.100:控制装置
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