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公開番号2024130367
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-30
出願番号2023040045
出願日2023-03-14
発明の名称ダイヤモンド製造システム、方法、制御装置、及びプログラム
出願人大熊ダイヤモンドデバイス株式会社
代理人個人,個人
主分類C01B 32/26 20170101AFI20240920BHJP(無機化学)
要約【課題】再生可能エネルギーを有効活用させることに貢献することができるダイヤモンド製造システム等を提供すること。
【解決手段】ダイヤモンド製造システムは、電力を用いて水を電気分解することにより水素ガスを製造する水素ガス製造装置と、前記水素ガス製造装置で製造された前記水素ガスと、二酸化炭素とを合成することによってメタンガスを製造するメタンガス製造装置と、前記水素ガス製造装置からの前記水素ガスを流量制御する水素ガス流量制御バルブと、前記メタンガス製造装置からの前記メタンガスを流量制御するメタンガス流量制御バルブと、前記水素ガス流量制御バルブ及び前記メタンガス流量制御バルブで流量制御された前記水素ガス及び前記メタンガスを用いてダイヤモンドを製造するダイヤモンド製造装置と、を備える。
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項１】
電力を用いて水を電気分解することにより水素ガスを製造する水素ガス製造装置と、
前記水素ガス製造装置で製造された前記水素ガスと、二酸化炭素とを合成することによってメタンガスを製造するメタンガス製造装置と、
前記水素ガス製造装置からの前記水素ガスを流量制御する水素ガス流量制御バルブと、
前記メタンガス製造装置からの前記メタンガスを流量制御するメタンガス流量制御バルブと、
前記水素ガス流量制御バルブ及び前記メタンガス流量制御バルブで流量制御された前記水素ガス及び前記メタンガスを用いてダイヤモンドを製造するダイヤモンド製造装置と、
を備える、ダイヤモンド製造システム。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
再生可能エネルギーを利用して発電する再生可能エネルギー発電装置を備え、
前記水素ガス製造装置は、前記電力として、前記再生可能エネルギー発電装置で発電された電力を用いる、
請求項１記載のダイヤモンド製造システム。
【請求項３】
再生可能エネルギー発電装置は、太陽光を利用して発電する太陽光発電装置である、
請求項２記載のダイヤモンド製造システム。
【請求項４】
前記水素ガス製造装置で製造された前記水素ガスを貯蔵する水素ガス貯蔵装置と、
前記メタンガス製造装置で製造された前記メタンガスを貯蔵するメタンガス貯蔵装置と、
を備え、
前記水素ガス流量制御バルブは、前記水素ガス貯蔵装置からの前記水素ガスを流量制御し
前記メタンガス流量制御バルブは、前記メタンガス貯蔵装置からの前記メタンガスを流量制御する、
請求項１記載のダイヤモンド製造システム。
【請求項５】
前記水素ガス製造装置で製造された前記水素ガスを純化する水素ガス純化装置と、
前記メタンガス製造装置で製造された前記メタンガスを純化するメタンガス純化装置と、
を備え、
前記水素ガス貯蔵装置は、前記水素ガス純化装置で純化された前記水素ガスを貯蔵し、
前記メタンガス貯蔵装置は、前記メタンガス純化装置で純化された前記メタンガスを貯蔵する、
請求項４記載のダイヤモンド製造システム。
【請求項６】
前記水素ガス製造装置で製造された前記水素ガス中の不純物濃度を検出する水素用不純物検出センサと、
前記メタンガス製造装置で製造された前記メタンガス中の不純物濃度を検出するメタン用不純物検出センサと、
を備え、
前記水素ガス純化装置は、前記水素用不純物検出センサで検出された不純物濃度に応じて前記水素ガスを純化し、
前記メタンガス純化装置は、前記メタン用不純物検出センサで検出された不純物濃度に応じて前記メタンガスを純化する、
請求項５記載のダイヤモンド製造システム。
【請求項７】
商用電源、前記再生可能エネルギー発電装置、及び前記水素ガス製造装置と電気的に接続されるとともに、前記商用電源を制御する商用電源制御装置を備え、
前記商用電源制御装置は、前記再生可能エネルギー発電装置の発電量に応じて、前記商用電源の前記電力を前記水素ガス製造装置に供給する、又は、前記再生可能エネルギー発電装置の前記電力を前記商用電源に供給する、若しくは、前記商用電源を利用しない、ように前記商用電源を制御する、
請求項２記載のダイヤモンド製造システム。
【請求項８】
前記再生可能エネルギー発電装置、及び前記水素ガス製造装置と電気的に接続されるとともに、前記再生可能エネルギー発電装置の電力を蓄電することが可能な蓄電装置を備え、
前記蓄電装置は、前記再生可能エネルギー発電装置の発電量、及び、前記蓄電装置の蓄電量に応じて、前記蓄電装置に蓄電された前記電力を前記水素ガス製造装置に供給する、又は、前記再生可能エネルギー発電装置の前記電力を前記蓄電装置に蓄電する、若しくは、蓄電及び放電しない、ように制御する、
請求項２記載のダイヤモンド製造システム。
【請求項９】
予備水素ガス源と、
予備メタンガス源と、
前記予備水素ガス源からの前記水素ガスを流量制御する予備水素ガス流量制御バルブと、
前記予備メタンガス源からの前記メタンガスを流量制御する予備メタンガス流量制御バルブと、
を備え、
前記ダイヤモンド製造装置は、前記予備水素ガス流量制御バルブ及び前記予備メタンガス流量制御バルブで流量制御された前記水素ガス及び前記メタンガスを用いて前記ダイヤモンドを製造することが可能である、
請求項１記載のダイヤモンド製造システム。
【請求項１０】
前記水素ガス製造装置は、前記メタンガス製造装置で副生された水を含む前記水を電気分解することにより前記水素ガスを製造する、
請求項１記載のダイヤモンド製造システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤモンド製造システム、方法、制御装置、及びプログラムに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
地球温暖化への対策として、太陽光、風力、水力、地熱、太陽熱、大気中の熱その他の自然界に存在する熱、バイオマス等の再生可能エネルギー（自然エネルギーを含む）の有効活用が必要である。そして、再生可能エネルギーの活用拡大には、再生可能エネルギー発電で得られる電力を受け入れる安定的な需要が求められている。
【０００３】
しかしながら、再生可能エネルギー発電で得られる電力は、原子力発電や火力発電のように、集中的に得られず、高出力ではないことから、高価であるため、安定的な需要先が見当たらない。また、再生可能エネルギー発電で得られる電力は、自然環境の影響を受けやすく、供給が安定していないため、再生可能エネルギーに多くを頼ることが困難である。つまり、再生可能エネルギー発電で得られる電力は、需要に見合ったコスト及び安定供給が困難であるため、再生可能エネルギー発電で得られた電力を政府が固定価格で買い取っているのが現状である。さらに、再生可能エネルギー発電の導入が急速に普及することで供給量が需要量よりも上回ってしまうおそれがあるため、再生可能エネルギー発電の出力制限ないし出力抑制が行われており、再生可能エネルギーが有効利用されていないという現状もある。そこで、再生可能エネルギー発電の余剰電力を、蓄電したり、Ｐ２Ｇ（Power to Gas）により燃料ガス（例えば、水素ガス、メタンガス）に変換（気体変換）して貯蔵し、発電することができないときに、蓄電を利用したり、貯蔵された燃料ガスを用いて発電することが提案されている（例えば、特許文献１～４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１５－１８９７２１号
特開２０１８－１６８４０号
特開２０２０－３３２８４号
特開２０２０－６３２０６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以下の分析は、本願発明者により与えられる。
【０００６】
しかしながら、蓄電やＰ２Ｇは採算性が悪いといった問題があり、再生可能エネルギーを有効活用するには至っていないのが現状である。すなわち、蓄電は、技術的に未発展であり、余剰電力を十分に貯蔵できるだけの技術が存在しないのが現状である。Ｐ２Ｇも、技術的に未発展であり、さらに、人件費がかかり、装置が高価であり、大きな発電施設やガス製造施設ほど一般的に都市部から離れた郡部に建設され、製造燃料ガスを消費地に輸送、運搬するためのパイプライン設備や道路整備等に対するコストが大きく、天然燃料ガスよりも高価で不安定な製造燃料ガスでは安定的なガス需要（連続的なガス消費）がなく、製造燃料ガスのコストが販売価格に見合わないのが現状である。以上のようなことから、再生可能エネルギーの有効活用が進まず、実際に余剰電力の４割程度は廃棄されている。
【０００７】
本発明の主な課題は、再生可能エネルギーを有効活用させることに貢献することができるダイヤモンド製造システム、方法、制御装置、及びプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の視点に係るダイヤモンド製造システムは、電力を用いて水を電気分解することにより水素ガスを製造する水素ガス製造装置と、前記水素ガス製造装置で製造された前記水素ガスと、二酸化炭素とを合成することによってメタンガスを製造するメタンガス製造装置と、前記水素ガス製造装置からの前記水素ガスを流量制御する水素ガス流量制御バルブと、前記メタンガス製造装置からの前記メタンガスを流量制御するメタンガス流量制御バルブと、前記水素ガス流量制御バルブ及び前記メタンガス流量制御バルブで流量制御された前記水素ガス及び前記メタンガスを用いてダイヤモンドを製造するダイヤモンド製造装置と、を備える。
【０００９】
第２の視点に係るダイヤモンド製造方法は、電力を用いて水を電気分解することにより水素ガスを製造する工程と、製造された前記水素ガスと、二酸化炭素とを合成することによってメタンガスを製造する工程と、製造された前記水素ガスを流量制御する工程と、
製造された前記メタンガスを流量制御する工程と、流量制御された前記水素ガス及び前記メタンガスを用いてダイヤモンドを製造する工程と、を含む。
【００１０】
第３の視点に係る制御装置は、前記第１の視点に係るダイヤモンド製造システムにおける、制御可能な構成要素の全部を制御するように構成されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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