(57)【要約】【課題】固気反応での反応時間に対する反応産物の反応進行率を、簡便かつ正確に予測することを可能にする。【解決手段】反応時間（ｔ１）および反応進行率（ｙ１）の情報と固気反応が完了する時間である反応完了時間（τ１）の情報とが取得される第１取得部２１と、第１取得部で取得された反応時間（ｔ１）、反応進行率（ｙ１）および反応完了時間（τ１）の情報をもとに、以下の計算式ｙ１＝１００×（１−ｔ１／τ１）ｘの解ｘを求める第１演算部２３とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１反応装置で固体である反応材料の固気反応を所定の一定温度（Ｔ）で行うことによって得られる、反応時間（ｔ１）の情報と、上記反応材料の固気反応開始前に対する上記反応時間（ｔ１）後の割合である反応進行率（ｙ１）の情報と、上記固気反応が完了する時間である反応完了時間（τ１）の情報とを取得する第１取得手段と、
上記第１取得手段によって取得された上記反応時間（ｔ１）、上記反応進行率（ｙ１）および上記反応完了時間（τ１）の情報に基づいて、以下の計算式
ｙ１＝１００×（１−ｔ１／τ１）ｘ
の第１パラメータｘを求める第１演算手段とを備えていることを特徴とする反応時間制御装置。
【請求項２】
上記第１反応装置、または上記第１反応装置とは別個の第２反応装置で、上記反応材料の固気反応を上記一定温度（Ｔ）で行うことによって得られる、反応時間（ｔ２）の情報と、上記反応時間（ｔ２）での上記反応材料の固気反応開始前に対する上記反応時間（ｔ２）後の割合である反応進行率（ｙ２）の情報とを取得する第２取得手段と、
上記第２取得手段によって取得された上記反応時間（ｔ２）および上記反応進行率（ｙ２）と上記第１パラメータｘとに基づいて、以下の計算式
ｙ２＝１００×（１−ｔ２／τ２）ｘ
の第２パラメータτ２を求める第２演算手段とをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の反応時間制御装置。
【請求項３】
反応進行率（ｙ３）を取得する第３取得手段と、
上記反応進行率（ｙ３）、上記第１パラメータｘおよび上記第２パラメータτ２に基づいて、以下の計算式
ｙ３＝１００×（１−ｔ３／τ２）ｘ
の予測反応時間ｔ３を求める第３演算手段とをさらに備えていることを特徴とする請求項２に記載の反応時間制御装置。
【請求項４】
上記第３演算手段で求められた予測反応時間ｔ３に従って、固気反応が開始してからｔ３だけ時間が経過したときに上記第２反応装置での固気反応を停止させる命令を送信する命令送信手段をさらに備えていることを特徴とする請求項３に記載の反応時間制御装置。
【請求項５】
固体である反応材料の固気反応を所定の一定温度（Ｔ）で行いながら、反応時間（ｔ１）と固気反応開始前の上記反応材料に対する上記反応時間（ｔ１）後の上記反応材料の割合である反応進行率（ｙ１）とを連続的に測定する第１反応装置と、
上記反応材料を上記一定温度（Ｔ）で固気反応させる、上記第１反応装置とは別個の第２反応装置とを含み、さらに、
上記第１反応装置から得られる上記反応時間（ｔ１）の情報と上記反応時間（ｔ１）での反応進行率（ｙ１）の情報と上記固気反応が完了する時間である反応完了時間（τ１）の情報とを取得する第１取得手段と、
上記第１取得手段によって取得された上記反応時間（ｔ１）、上記反応進行率（ｙ１）および上記反応完了時間（τ１）の情報に基づいて、以下の計算式
ｙ１＝１００×（１−ｔ１／τ１）ｘ
の第１パラメータｘを求める第１演算手段と、
上記反応材料の固気反応を上記一定温度（Ｔ）で行うことによって得られる、反応時間（ｔ２）と上記反応時間（ｔ２）での固気反応開始前の上記反応材料に対する上記反応時間（ｔ２）後の上記反応材料の割合である反応進行率（ｙ２）とを取得する第２取得手段と、
上記第２取得手段によって取得された上記反応時間（ｔ２）および上記反応進行率（ｙ２）と上記第１パラメータｘとに基づいて、以下の計算式
ｙ２＝１００×（１−ｔ２／τ２）ｘ
の第２パラメータτ２を求める第２演算手段とを備えている反応時間制御装置を含むことを特徴とする反応時間制御システム。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の反応時間制御装置の備える上記各手段としてコンピュータを動作させるプログラム。
【請求項７】
請求項６に記載のプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項８】
反応時間制御装置による反応時間予測方法であって、
上記反応時間制御装置が備える第１入力手段が、第１反応装置で固体である反応材料の固気反応を所定の一定温度（Ｔ）で行うことによって得られる、反応時間（ｔ１）の情報と、上記反応材料の固気反応開始前に対する上記反応時間（ｔ１）後の割合である反応進行率（ｙ１）の情報と、上記固気反応が完了する時間である反応完了時間（τ１）の情報とを取得する第１取得工程と、
上記反応時間制御装置が備える第１演算手段が、上記第１取得手段によって取得された上記反応時間（ｔ１）、上記反応進行率（ｙ１）および上記反応完了時間（τ１）の情報に基づいて、以下の計算式
ｙ１＝１００×（１−ｔ１／τ１）ｘ
の第１パラメータｘを求める第１演算工程とを含むことを特徴とする反応時間予測方法。
【請求項９】
上記反応時間制御装置が備える第２取得手段が、上記第１反応装置、または上記第１反応装置とは別個の第２反応装置で、上記反応材料の固気反応を上記一定温度（Ｔ）で行うことによって得られる、反応時間（ｔ２）の情報と、上記反応時間（ｔ２）での上記反応材料の固気反応開始前に対する上記反応時間（ｔ２）後の割合である反応進行率（ｙ２）の情報とを取得する第２取得工程と、
上記反応時間制御装置が備える第２演算手段が、上記第２取得手段によって取得された上記反応時間（ｔ２）および上記反応進行率（ｙ２）と上記第１パラメータｘとに基づいて、以下の計算式
ｙ２＝１００×（１−ｔ２／τ２）ｘ
の第２パラメータτ２を求める第２演算工程とをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の反応時間予測方法。
【請求項１０】
上記反応時間制御装置が備える第３入力手段が、反応進行率（ｙ３）を取得する第３取得工程と、
上記反応時間制御装置が備える第３演算手段が、上記反応進行率（ｙ３）、上記第１パラメータｘおよび上記第２パラメータτ２に基づいて、以下の計算式
ｙ３＝１００×（１−ｔ３／τ２）ｘ
の予測反応時間ｔ３を求める第３演算工程とをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の反応時間予測方法。
【請求項１１】
上記反応時間制御装置が備える命令送信手段が、上記第３演算手段で求められた予測反応時間ｔ３に従って、固気反応が開始してからｔ３だけ時間が経過したときに上記第２反応装置での固気反応を停止させる命令を送信する命令送信工程をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の反応時間予測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固気反応によって得られる反応産物の反応進行率と反応時間との関係を求めるのに用いる反応時間制御装置、そのプログラムおよびコンピュータ読取可能な記録媒体、反応時間制御システムならびに反応時間予測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
合成反応として、固体と気体との合成反応である固気反応がある。従来から、固気反応によって産業上有用な物質の製造が行われてきた。例えば、２ＺｎＳ＋３Ｏ２→２ＺｎＯ＋２ＳＯ２の固気反応によって得られるＺｎＯ（酸化亜鉛）は、ゴムの加硫化促進助剤、顔料、化粧品および薬品等に用いられている。
【０００３】
また、Ｃ＋ＣＯ２→２ＣＯの固気反応（炭素−二酸化炭素反応）が進行中のＣ（炭素）は、一部が固気反応によってＣＯに変化しているので表面に孔を形成している。よって、炭素−二酸化炭素反応の進行中に回収した炭素は、活性炭として用いることができる。炭素−二酸化炭素反応によって得られる活性炭は、固体触媒または担体として化学プロセスに応用される一方、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）または燃料電池の電極材料等として用いられている。
【０００４】
また、非特許文献１で開示されているように、固気反応の反応ガスとしてＯ２（酸素）を用いると局部加熱を起こしやすい問題、および反応炉中で適正な温度を維持することが難しい問題等があるので、活性炭を生成する場合の固気反応に用いる反応ガスはＣＯ２を用いるのが一般的になっている。
【０００５】
以上に述べたように、産業上有用な物質が固気反応によって製造されているが、上記製造に用いる固気反応の情報のうち、最も重要なものとして固気反応開始前の反応材料に対する反応経過後の上記反応材料の割合である反応進行率の情報がある。固気反応開始前の反応材料に対する固気反応後の上記反応材料の割合である反応進行率の情報が重要である理由を、上述の活性炭を得る場合を例にして以下で説明する。
【０００６】
活性炭の性能である吸着性能を上げるためには、活性炭の孔を増やすことによって活性炭を高表面積にする必要がある。しかし、活性炭の孔を増やすために炭素−二酸化炭素反応を進行させ過ぎると、反応進行率である活性炭自体の量（収率）が減り過ぎてしまう。産業上、活性炭を製品として製造する場合には、一定量以上の収率も必要となってくる。よって、活性炭の表面積と収率とのバランスが最も良い反応時間で炭素−二酸化炭素反応を停止する必要がある。ここで、目的の収率と反応時間との関係が判っていれば、目的の収率に対する反応時間（目標反応時間）を目安に固気反応を停止させることによって、目的の収率の活性炭を得ることができる。
【０００７】
従来までは、目的の収率と反応時間との関係を予測するために、実際に固気反応を所定時間行った後に反応を停止し、活性炭の収率を求めることを繰り返すことによって目的の収率と反応時間との関係を大まかに推測していた。そして、大まかに推測した目的の収率と反応時間との関係をもとに、目的の収率が得られると推測される反応時間だけ反応を行い、活性炭を回収していた。例を用いて説明すると、まず、炭素−二酸化炭素反応を２０分間行ったところで反応を停止し、炭素の重量を測定して活性炭の収率を求める。次に、炭素−二酸化炭素反応をもう一度始めから行い、４０分間経過したところで反応を停止しする。そして、炭素の重量を測定して活性炭の収率を求める。上述のように反応時間を変化させながら複数回の炭素の重量測定を行うことによって、目標反応時間が実際に測定を行った反応時間のうちのどのあたりに該当するのかが大まかに推測できる。よって、大まかに推測した目標反応時間だけ炭素−二酸化炭素反応を行い、活性炭を回収していた。
【非特許文献１】立本英機、安部郁夫監修  「活性炭の応用技術  その維持管理と問題点」テクノシステム  ２０００年、p46-47
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の活性炭の収率予測方法にあっては、以下に示すような問題点がある。
【０００９】
すなわち、反応時間を変化させて炭素の重量測定を行うごとに、炭素−二酸化炭素反応を始めから繰り返す必要があるので、目的の収率と反応時間との関係を予測するための手間がかかりすぎていた。
【００１０】
また、目的の収率と反応時間との関係を予測する精度を上げるためには、反応時間を変化させて炭素の重量測定を行う過程を膨大な数繰り返す必要がある。しかし、上述のように反応時間を変化させて炭素−二酸化炭素反応を膨大な数だけ繰り返すことは現実的には困難である。よって、目的の収率と反応時間との関係を正確に予測することが困難であった。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、固気反応での反応時間に対する反応産物の反応進行率を、簡便かつ正確に予測することを可能にする反応時間制御装置、そのプログラムおよびコンピュータ読取可能な記録媒体、反応時間制御システムならびに反応時間予測方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の反応時間制御装置は、上記課題を解決するために、第１反応装置で固体である反応材料の固気反応を所定の一定温度（Ｔ）で行うことによって得られる、反応時間（ｔ１）の情報と、上記反応材料の固気反応開始前に対する上記反応時間（ｔ１）後の割合である反応進行率（ｙ１）の情報と、上記固気反応が完了する時間である反応完了時間（τ１）の情報とを取得する第１取得手段と、上記第１取得手段によって取得された上記反応時間（ｔ１）、上記反応進行率（ｙ１）および上記反応完了時間（τ１）の情報に基づいて、以下の計算式
ｙ１＝１００×（１−ｔ１／τ１）ｘ
の第１パラメータｘを求める第１演算手段とを備えていることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明の反応時間予測方法は、上記課題を解決するために、反応時間制御装置による反応時間予測方法であって、上記反応時間制御装置が備える第１入力手段が、第１反応装置で固体である反応材料の固気反応を所定の一定温度（Ｔ）で行うことによって得られる、反応時間（ｔ１）の情報と、上記反応材料の固気反応開始前に対する上記反応時間（ｔ１）後の割合である反応進行率（ｙ１）の情報と、上記固気反応が完了する時間である反応完了時間（τ１）の情報とを取得する第１取得工程と、上記反応時間制御装置が備える第１演算手段が、上記第１取得手段によって取得された上記反応時間（ｔ１）、上記反応進行率（ｙ１）および上記反応完了時間（τ１）の情報に基づいて、以下の計算式
ｙ１＝１００×（１−ｔ１／τ１）ｘ
の第１パラメータｘを求める第１演算工程とを含むことを特徴としている。
【００１４】
なお、ｙ１＝１００×（１−ｔ１／τ１）ｘで表される数式（１）は、本発明者が今回初めて見出したものであって、反応時間（ｔ１）、上記反応時間（ｔ１）での反応進行率（ｙ１）との関係を表す曲線の近似曲線を描く式である。そして、上記近似曲線が、実測した反応時間（ｔ１）および反応進行率（ｙ１）をプロットして得た実測曲線に非常に近似することも今回見出している。また、ｘの値は、反応ガスの種類と濃度とが同じであれば、物質と温度とによって決まる値であって、反応ガスの種類と濃度とが同じであって、物質と温度とが同じであれば物質の重量に依存しない値である。さらに、ｘの値は１よりも大きい指数であるとする。
【００１５】
上記の発明によれば、第１取得手段に入力される反応時間（ｔ１）、および反応進行率（ｙ１）の情報と第１演算手段で判定される反応完了時間（τ１）の情報をもとに、第１演算手段によって、第１パラメータｘを求めることになる。第１パラメータｘの値は、物質と温度とが同じであれば物質の重量に依存しない値であるので、反応装置Ａ（第１反応装置で用いた反応材料の重量とは異なる重量の上記反応材料の固気反応を行う第１反応装置または第１反応装置とは別個の反応装置）での反応時間（ｔ２）および反応進行率（ｙ２）の情報と第１演算手段によって求めた第１パラメータｘの解をもとに、以下の数式（２）
ｙ２＝１００×（１−ｔ２／τ２）ｘ
のτ２の解（第２パラメータ）を求めることによって、反応装置Ａでの反応材料の固気反応の反応完了時間（τ２）を求めることが可能になる。
【００１６】
そして、以下の数式（３）
ｙ３＝１００×（１−ｔ３／τ２）ｘ
にすでに求められている第１パラメータｘとともに、上記第２パラメータτ２とを代入すれば、反応装置Ａでの反応材料の固気反応を開始してから、上記反応材料の固気反応によって得られる反応産物が反応進行率（ｙ３）に達する時点までの反応時間ｔ３を求めることが可能になる。従って、本発明の反応時間制御装置を用いることによって、反応装置Ａでの反応材料の固気反応での反応時間に対する反応産物の反応進行率を簡便に予測することが可能になる。
【００１７】
数式（１）に第１パラメータｘの値を代入することによって得られる曲線は、上記実測曲線に非常に近似することから、この数式（１）に代入する数値を変えた数式である数式（２）および（３）によって得られる曲線も、上記実測曲線に非常に近似することになる。よって、数式（２）および（３）を用いて求められる解も実測値に即した正確な値になるといえる。その結果、固気反応での反応時間に対する反応産物の反応進行率を、簡便かつ正確に予測することを可能にすることができる。
【００１８】
ところで、上記反応時間制御装置は、ハードウェアで実現してもよいし、プログラムをコンピュータに実行させることによって実現してもよい。具体的には、本発明に係るプログラムは、反応時間制御装置としてコンピュータを動作させるプログラムであり、本発明に係る記録媒体には、当該プログラムが記録されている。
【００１９】
これらのプログラムがコンピュータによって実行されると、当該コンピュータは、反応時間制御装置として動作する。したがって、上記反応時間制御装置と同様に、固気反応での反応時間に対する反応産物の反応進行率を、簡便かつ正確に予測することを可能にする。
【００２０】
また、本発明の反応時間制御装置では、上記第１反応装置、または上記第１反応装置とは別個の第２反応装置で、上記反応材料の固気反応を上記一定温度（Ｔ）で行うことによって得られる、反応時間（ｔ２）の情報と、上記反応時間（ｔ２）での上記反応材料の固気反応開始前に対する上記反応時間（ｔ２）後の割合である反応進行率（ｙ２）の情報とを取得する第２取得手段と、上記第２取得手段によって取得された上記反応時間（ｔ２）および上記反応進行率（ｙ２）と上記第１パラメータｘとに基づいて、以下の計算式
ｙ２＝１００×（１−ｔ２／τ２）ｘ
の第２パラメータτ２を求める第２演算手段とをさらに備えていることが好ましい。
【００２１】
さらに、本発明の反応時間予測方法では、上記反応時間制御装置が備える第２取得手段が、上記第１反応装置、または上記第１反応装置とは別個の第２反応装置で、上記反応材料の固気反応を上記一定温度（Ｔ）で行うことによって得られる、反応時間（ｔ２）の情報と、上記反応時間（ｔ２）での上記反応材料の固気反応開始前に対する上記反応時間（ｔ２）後の割合である反応進行率（ｙ２）の情報とを取得する第２取得工程と、上記反応時間制御装置が備える第２演算手段が、上記第２取得手段によって取得された上記反応時間（ｔ２）および上記反応進行率（ｙ２）と上記第１パラメータｘとに基づいて、以下の計算式
ｙ２＝１００×（１−ｔ２／τ２）ｘ
の第２パラメータτ２を求める第２演算工程とをさらに含むことが好ましい。
【００２２】
なお、反応完了時間は、反応ガスの種類と濃度とが同じであれば、反応材料の重量によって変化するものである。つまり、反応材料と反応温度と反応ガスの種類および濃度と反応完了時間の値とが同じ反応の場合には、反応材料の重量が同じものと考えられる。また、反応時間（ｔ２）および反応進行率（ｙ２）が得られる第１反応装置は、反応時間（ｔ１）および反応進行率（ｙ１）が得られる第１反応装置とは反応を行う反応材料の重量が異なっているものを表している。
【００２３】
これにより、第２取得手段に入力される第１反応装置または第２反応装置での反応時間（ｔ２）および反応進行率（ｙ２）の情報と第１演算手段から得られる第１パラメータｘをもとに、第２演算手段によって、第２反応装置での反応完了時間である第２パラメータτ２を求めることになる。また、第１反応装置での反応材料の重量を替えた場合でも、反応ガスの種類と濃度を変えないで反応材料の重量を替えた場合の第１反応装置での反応完了時間である第２パラメータτ２を求めることになる。よって、以下の式
ｙ３＝１００×（１−ｔ３／τ２）ｘ
にすでに求められている第１パラメータｘと第２パラメータτ２とを代入することにより、第１反応装置または第２反応装置での反応材料の固気反応を開始してから、反応材料の固気反応によって得られる反応産物が反応進行率（ｙ３）に達する時点までの反応時間ｔ３を求めることが可能になる。従って、反応進行率（ｙ３）の値を、ユーザーが目的とする反応進行率の値にすれば、ユーザーが目的とする反応進行率だけの上記反応産物を得ることのできる反応時間を予測することが可能になる。
【００２４】
また、本発明の反応時間制御装置では、反応進行率（ｙ３）を取得する第３取得手段と、上記反応進行率（ｙ３）、上記第１パラメータｘおよび上記第２パラメータτ２に基づいて、以下の計算式
ｙ３＝１００×（１−ｔ３／τ２）ｘ
の予測反応時間ｔ３を求める第３演算手段とをさらに備えていることが好ましい。
【００２５】
さらに、本発明の反応時間予測方法では、上記反応時間制御装置が備える第３入力手段が、反応進行率（ｙ３）を取得する第３取得工程と、上記反応時間制御装置が備える第３演算手段が、上記反応進行率（ｙ３）、上記第１パラメータｘおよび上記第２パラメータτ２に基づいて、以下の計算式
ｙ３＝１００×（１−ｔ３／τ２）ｘ
の予測反応時間ｔ３を求める第３演算工程とをさらに含むことが好ましい。
【００２６】
これにより、第３取得手段で取得される反応進行率（ｙ３）と第１パラメータｘおよび第２パラメータτ２をもとにして、第２反応装置での反応材料の固気反応を開始してから、反応材料の固気反応によって得られる反応産物が反応進行率（ｙ３）に達する時点までの反応時間である予測反応時間ｔ３を第３演算手段によって求めることになる。よって、第３取得手段で取得させる反応進行率（ｙ３）の値をユーザーが目的とする反応進行率の値にすれば、ユーザーが目的とする反応進行率だけの上記反応産物を得ることのできる反応時間を予測することが可能になる。
【００２７】
また、本発明の反応時間制御装置では、上記第３演算手段で求められた予測反応時間ｔ３に従って、固気反応が開始してからｔ３だけ時間が経過したときに上記第２反応装置での固気反応を停止させる命令を送信する命令送信手段をさらに備えていることが好ましい。
【００２８】
さらに、本発明の反応時間予測方法では、上記反応時間制御装置が備える命令送信手段が、上記第３演算手段で求められた予測反応時間ｔ３に従って、固気反応が開始してからｔ３だけ時間が経過したときに上記第２反応装置での固気反応を停止させる命令を送信する命令送信工程をさらに含むことが好ましい。
【００２９】
これにより、上記第１反応装置または第２反応装置での反応材料の反応進行率が、第３取得手段で取得した反応進行率（ｙ３）に達する時点である固気反応を開始してからｔ３経過した時点で上記第１反応装置または第２反応装置での固気反応を停止させるようにする命令が命令送信手段によって送信されることになる。
【００３０】
よって、上記第１反応装置または第２反応装置での反応材料の固気反応により反応進行率（ｙ３）の反応産物が得られた時点で上記第１反応装置または第２反応装置での固気反応を停止させることができる。よって、第３取得手段で取得する反応進行率（ｙ３）の値を、ユーザーが目的とする反応進行率の値にすれば、ユーザーが目的とする反応進行率だけの反応産物を第１反応装置または第２反応装置で得ることが可能になる。
【００３１】
また、本発明の反応時間制御システムは、固体である反応材料の固気反応を所定の一定温度（Ｔ）で行いながら、反応時間（ｔ１）と固気反応開始前の上記反応材料に対する上記反応時間（ｔ１）後の上記反応材料の割合である反応進行率（ｙ１）とを連続的に測定する第１反応装置と、上記反応材料を上記一定温度（Ｔ）で固気反応させる、上記第１反応装置とは別個の第２反応装置とを含み、さらに、上記第１反応装置から得られる上記反応時間（ｔ１）の情報と上記反応時間（ｔ１）での反応進行率（ｙ１）の情報と上記固気反応が完了する時間である反応完了時間（τ１）の情報とを取得する第１取得手段と、上記第１取得手段によって取得された上記反応時間（ｔ１）、上記反応進行率（ｙ１）および上記反応完了時間（τ１）の情報に基づいて、以下の計算式
ｙ１＝１００×（１−ｔ１／τ１）ｘ
の第１パラメータｘを求める第１演算手段と、上記反応材料の固気反応を上記一定温度（Ｔ）で行うことによって得られる、反応時間（ｔ２）と上記反応時間（ｔ２）での固気反応開始前の上記反応材料に対する上記反応時間（ｔ２）後の上記反応材料の割合である反応進行率（ｙ２）とを取得する第２取得手段と、上記第２取得手段によって取得された上記反応時間（ｔ２）および上記反応進行率（ｙ２）と上記第１パラメータｘとに基づいて、以下の計算式
ｙ２＝１００×（１−ｔ２／τ２）ｘ
の第２パラメータτ２を求める第２演算手段とを備えている反応時間制御装置を含むことを特徴としている。
【００３２】
上記の発明によれば、固気反応での反応時間に対する反応産物の反応進行率を、簡便かつ正確に予測することを可能にする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、第１演算手段によって、第１反応装置で実測した反応時間（ｔ１）および反応進行率（ｙ１）をプロットして得た実測曲線に非常に近似するｙ１＝１００×（１−ｔ１／τ１）ｘで表される数式の第１パラメータｘを求めることになる。第１パラメータｘの値は、物質と温度とが同じであれば物質の重量に依存しない値であるので、反応装置Ａ（第１反応装置で用いた反応材料の重量とは異なる重量の上記反応材料の固気反応を行う第１反応装置または第１反応装置とは別個の反応装置）での反応時間（ｔ２）および反応進行率（ｙ２）の情報と第１パラメータｘをもとに、反応装置Ａでの反応材料の固気反応の反応完了時間である第２パラメータτ２を正確に求めることが可能になる。
【００３４】
また、第１パラメータｘと第２パラメータτ２との値を用いて、反応装置Ａでの反応材料の固気反応を開始してから、上記反応材料の固気反応によって得られる反応産物が反応進行率（ｙ３）に達する時点までの反応時間ｔ３を正確に求めることも可能になる。従って、本発明の反応時間制御装置を用いることによって、反応装置Ａでの反応材料の固気反応での反応時間に対する反応産物の反応進行率を簡便に予測することが可能になる。
【００３５】
したがって、固気反応での反応時間に対する反応産物の反応進行率を、簡便かつ正確に予測することを可能にするという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明の一実施形態について図１ないし図１０に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００３７】
本実施の形態では、Ｃ（炭素）（反応材料）とＣＯ２からＣ（活性炭）（反応産物）を製造する場合に収率予測システム１（反応時間制御システム）を利用する場合の説明を行う。
【００３８】
実際にＣ（炭素）からＣ（活性炭）を製造する方法の説明を行う。まず、以下の反応式（１）の固気反応が進行することによってＣ（炭素）の一部がＣＯに変化する。その結果、ＣＯに変化したＣ（炭素）のかわりにＣ（炭素）表面に細孔ができる。そして、以下の反応式（２）で示すように細孔のできたＣ（炭素）がＣ（活性炭）となる。
【００３９】
Ｃ（炭素）＋ＣＯ２→２ＣＯ              …反応式（１）
Ｃ（炭素）→Ｃ（活性炭）                …反応式（２）
最初に、図２を用いて収率予測システム１の構成の概要について説明を行う。
【００４０】
本実施の形態における収率予測システム１は、図２に示すように、示差熱熱重量同時測定装置（第１反応装置）２、ガスボンベ３、反応進行率解析装置（第１反応装置）４、予測式計算装置（反応時間制御装置）５、および実機（第２反応装置）６を備えている。
【００４１】
示差熱熱重量同時測定装置２は、図３に示すようにヒーター１１、ホルダー１２、支点部１３および検出部１４を備えている。
【００４２】
ヒーター１１は示差熱熱重量同時測定装置２中の試料（反応材料）の反応を行う空間の温度調節を行うためのものである。ホルダー１２は試料を載置するためのものである。支点部１３はホルダー１２の位置が所定の位置になるように支えるものである。検出部１４は、ホルダー１２上の試料の重量変化を検出するものである。バランス回路１５は、検出部１４で検出されるホルダー１２上の試料の重量変化に伴って、支点部１３が支えるホルダー１２の位置を調整するものである。
【００４３】
示差熱熱重量同時測定装置２としては、株式会社リガクが製造・販売している差動型高温ＴＧ−ＤＴＡ（商品名ＴＧ―８１２０）などを利用することが可能である。示差熱熱重量同時測定装置２では、熱重量測定（ＴＧ）および示差熱分析（ＤＴＡ）という２つの分析手法を組み合わせて用いている。そして、温度変化に伴う重量変化を検出することによって、蒸発、熱分解、または脱水などの反応に伴う重量変化の測定を可能にしている。また、同時に温度差を検出することによって、融解、ガラス転移、または結晶化などといった転移反応または熱履歴の検討も可能にしている。
【００４４】
図３を用いて、示差熱熱重量同時測定装置２による重量変化の測定原理の説明を簡単に行う。まず、ホルダー１２上の試料に重量の変化が生じると、この変化を検出部１４が検出する。そして、バランス回路１５に検出部１４から試料の重量変化と比例した電流量を持つＴＧ信号が送られる。バランス回路１５は、支点部１３に働きかけて上記重量の変化が０になるように制御する。このときに検知される重量の変化量から試料の重量を検出することができる。
【００４５】
本実施の形態では、一定温度にした状態で生じる試料の重量変化を、時間に対して熱天秤により連続的に検出する目的で示差熱熱重量同時測定装置２を用いている。詳しく説明すると、一般的に示差熱熱重量同時測定装置２を用いた解析では、Ｎ２またはＡｒなどの不活性ガスを用いることが多いのに対して、本実施の形態では、Ｃ（炭素）にＣＯ２を反応させる固気反応を行う。そして、上記固気反応が完了するまで、試料であるＣ（炭素）の重量変化を経時的に検出する目的で用いている。
【００４６】
ガスボンベ３は、示差熱熱重量同時測定装置２で用いられるＮ２およびＣＯ２を示差熱熱重量同時測定装置２に送るためのものである。
【００４７】
反応進行率解析装置４は、示差熱熱重量同時測定装置２での固気反応によって得られる試料の重量（ｗ１）の情報から反応進行率（ｙ１）を求めるものである。
【００４８】
詳しく説明すると、固気反応を開始する前の試料と固気反応を行った後の試料との割合（％）を反応進行率（ｙ１）とする。例として、反応式（１）および（２）で表される固気反応の場合には、固気反応開始前のＣ（炭素）の重量に対しての反応後のＣ（活性炭）の重量の占める割合が反応進行率（ｙ１）となる。
【００４９】
しかし、ここで言うところの反応進行率（ｙ１）とは、例えば、ＺｎＯを得るための以下の反応式（３）によって示される、固気反応を開始する前のＺｎＳ重量に対する固気反応後の同重量割合である。
【００５０】
また、以下の反応式（３）で表される固気反応の場合には、固気反応を開始する前のＺｎＳ重量に対する固気反応後の同重量割合が反応進行率となる。
【００５１】
２ＺｎＳ＋３Ｏ２→２ＺｎＯ＋２ＳＯ２    …反応式（３）
予測式計算装置５は、反応進行率解析装置４から得られる反応時間（ｔ１）の情報、上記反応時間（ｔ１）での反応進行率（ｙ１）の情報および反応進行率（ｙ１）が１００（％）になった時点での反応時間である反応完了時間（τ１）の情報をもとに以下の式（１）に基づいて、解ｘ（第１パラメータｘ）を求める。
【００５２】
ｙ１＝１００×（１−ｔ１／τ１）ｘ      …式（１）
また、式（１）で表される数式は、本発明者が今回初めて見出したものであって、反応時間（ｔ１）、上記反応時間（ｔ１）での反応進行率（ｙ１）との関係を表す曲線の近似曲線を描く式である。図４に示す太線の曲線が、実測された反応時間（ｔ１）、上記反応時間（ｔ１）をプロットして得られた曲線である。そして、細線の曲線が式（１）で表される近似曲線である。図４では試料であるＣ（炭素）は５ｍｇ、反応完了時間（ｔ１）は１３０分であった。
【００５３】
解ｘの値は、反応ガスの種類と濃度とが同じであれば、物質と温度とによって決まる値であって、物質の重量に依存しない値である。例えば、物質がＣ（炭素）であって反応温度が１０００℃一定の条件の場合解ｘは２．５である。解ｘは近似曲線、すなわちｘは１よりも大きい指数であり、好ましくはｘ＝２〜３である。また、解ｘが物質の重量に依存しない値であることの詳しい説明は後述する。
【００５４】
図４に示すように、実測した複数組の反応時間（ｔ１）および反応進行率（ｙ１）をプロットして得られる曲線に対して、式（１）で表される上記近似曲線は非常に似た曲線を描く。そして、上述したように解ｘの値は、反応材料と反応温度と反応ガスの種類および濃度とが同じであれば物質の重量に依存しない値である。よって、反応材料と反応温度と反応ガスの種類および濃度とが同じ条件下で固気反応を行う場合にも式（１）で表される上記近似曲線を用いることによって、実測に近い値の反応時間と反応進行率との関係を明らかにすることができる。
【００５５】
また、第１演算部２３は、複数組ｎ１の上記反応時間（ｔ１）および上記反応進行率（ｙ１）の情報をもとに得られたｎ１個の上記解ｘをすべて足した数値をｎ１で割算したものを新たに解ｘの値とする演算をさらに行うことことが好ましい。
【００５６】
これにより、実測によって検査装置で検出される複数組ｎ１の反応時間（ｔ１）および反応進行率（ｙ１）から第１演算手段でそれぞれ求められる解ｘを平均した値を得ることができるので、より検査装置での実測の値に即した解ｘの値を求めることが可能になる。
【００５７】
実機６は、実験機（シミュレーター）である示差熱熱重量同時測定装置２に対して、実際の製造ラインでＣ（炭素）からＣ（活性炭）を製造するための固気反応を行う装置である。また、実機６の固気反応に用いる気体を送り込むガスボンベの図示は省略してある。
【００５８】
次に、図１を用いて予測式計算装置５の構成について説明を行う。図１は本発明における予測式計算装置５の機能ブロック図である。
【００５９】
予測式計算装置５は、図１に示すように、第１取得部（第１取得手段）２１、第２取得部（第２取得手段）３１、第３取得部（第３取得手段）４１、メモリ２２、第１演算部（第１演算手段）２３、第２演算部（第２演算手段）３３、第３演算部（第３演算手段）４３、および命令送信部（命令送信手段）４４を備えている。
【００６０】
第１取得部２１は、反応進行率解析装置４から得られる反応時間（ｔ１）の情報と上記反応時間（ｔ１）での反応進行率（ｙ１）の情報とを取得するものである。
【００６１】
メモリ２２は、第１取得部２１で取得される反応時間（ｔ１）の情報と上記反応時間（ｔ１）での反応進行率（ｙ１）の情報と反応完了時間（τ１）の情報とを格納していくものである。
【００６２】
第１演算部２３は、メモリ２２に格納されている上記反応時間（ｔ１）、反応進行率（ｙ１）および反応完了時間（τ１）の情報に基づいて、所定の手順に従って演算するものである。また、第１演算部２３は、反応進行率（ｙ１）が０の値を示す時点での反応時間（ｔ１）を反応完了時間（τ１）として第１取得部２１に送る。詳しくは、上記演算は、反応時間（ｔ１）、反応進行率（ｙ１）および反応完了時間（τ１）の値をもとに、式（１）の解ｘの値を求めるものである。そして、第１演算部２３で求められた解ｘは、第２演算部３３に送られる。また、第１演算部２３で得られた解ｘは、図示しない表示部に表示しても構わない。
【００６３】
第２取得部３１は、実機６から得られる反応時間（ｔ２）の情報と上記反応時間（ｔ２）での反応進行率（ｙ２）の情報とを入力するものである。
【００６４】
第２演算部３３は、第２取得部３１で取得される上記反応時間（ｔ２）、反応進行率（ｙ２）および第１演算部２３から送られてくる解ｘの情報に基づいて所定の手順に従って演算するものである。詳しくは、上記演算は、反応時間（ｔ２）、反応進行率（ｙ２）および解ｘの値をもとに、以下の式（２）のτ２の値を求めるものである。そして、第２演算部３３で求められた解τ２（第２パラメータτ２）は、解ｘとともに第３演算部４３に送られる。
【００６５】
ｙ２＝１００×（１−ｔ２／τ２）ｘ      …式（２）
また、第２演算部３３で得られた解τ２は、図示しない表示部に表示してもよいし、第１演算部２３で得られた解ｘと第２演算部３３で得られた解τ２とを代入した以下の式（３）を上記表示部に表示しても構わない。
【００６６】
ｙ＝１００×（１−ｔ／τ２）ｘ        …式（３）
第３取得部４１は、ユーザーが入力する任意の反応進行率ｙ３を取得するものである。
【００６７】
第３演算部４３は、第３取得部４１に入力される上記反応進行率（ｙ３）と第２演算部３３から送られてくる解ｘおよび解τ２との情報に基づいて所定の手順に従って演算するものである。詳しくは、上記演算は、上記反応進行率（ｙ３）、解ｘおよび解τ２の値をもとに、以下の式（４）のｔ３の値を求めるものである。ここで、ｔ３はユーザーが入力する任意の反応進行率（ｙ３）に達する反応時間であるといえる。
【００６８】
ｙ３＝１００×（１−ｔ３／τ２）ｘ      …式（４）
また、第３演算部４３で得られた解ｔ３は、図示しない表示部に表示しても構わない。そして、第３演算部４３で求められた解ｔ３は、命令送信部４４に送られる。
【００６９】
命令送信部４４は、第３演算部４３から送られてくる解ｔ３（予測反応時間ｔ３）の値だけ実機６での固気反応の反応時間が経過した時に実機６での固気反応が停止するようにする制御信号を実機６に送信するものである。
【００７０】
上記第１取得部２１、第２取得部３１、第３取得部４１、メモリ２２、第１演算部２３、第２演算部３３、第３演算部４３および命令送信部４４は、ＣＰＵが記憶装置に格納されたプログラムを実行し、図示しない入出力回路などの周辺回路を制御することによって実現される機能ブロックである。
【００７１】
なお、本実施の形態においては第１演算部２３で判定された反応完了時間（τ１）が第１取得部２１に送られ、再度第１演算部２３に送られる構成になっているが必ずしもこれに限定されない。例えば、上記反応完了時間（τ１）が反応進行率解析装置４またはそれ以外の装置によって求められた後に、第１取得部２１で取得され、第１演算部２３で上記反応完了時間（τ１）を判定しない構成であってもよい。他にも、第１演算部２３で上記反応完了時間（τ１）を判定した後、上記反応完了時間（τ１）を第１取得部２１に送らずに演算に用いる構成であってもよい。
【００７２】
また、本実施の形態においては第１取得部２１、第２取得部３１、および第３取得部４１の３つを備える構成を示しているが、これは機能ブロックとして３つに分割して示しているのであって、必ずしもこれに限定されない。例えば、第１取得部２１、第２取得部３１、および第３取得部４１がそれぞれ独立の部材として備えられていてもよいし、第１取得部２１、第２取得部３１、および第３取得部４１が１つの部材として備えられていてもよい。
【００７３】
なお、本実施の形態においては第１演算部２３、第２演算部３３、および第３演算部４３の３つを備える構成を示しているが、これは機能ブロックとして３つに分割して示しているのであって、必ずしもこれに限定されない。例えば、第１演算部２３、第２演算部３３、および第３演算部４３がそれぞれ独立の部材として備えられていてもよいし、第１演算部２３、第２演算部３３、および第３演算部４３が１つの部材として備えられていてもよい。
【００７４】
次に、収率予測システム１の動作フローについて図５を用いて説明を行う。
【００７５】
まず、ステップＳ１では、有機物を例えば１０００℃のＮ２雰囲気で焼成して得られる炭素を炭素原料（反応材料）として、数ｍｇ（例えば５ｍｇ）の炭素原料を示差熱熱重量同時測定装置２のホルダー１２にセットする。
【００７６】
続いて、ステップＳ２では、図６に示すように示差熱熱重量同時測定装置２の固気反応を行わせる空間の温度を室温から１０００℃までＮ２雰囲気で昇温する。そして、ステップＳ３では、上記空間の温度が１０００℃に到達したら（図６中のＡ点）１０００℃の温度を維持したままでＣＯ２ガスと炭素原料とを反応させる（固気反応開始）。また、反応式（１）の固気反応によって生じるＣＯガスを示差熱熱重量同時測定装置２の図示しない出口から排出しながら固気反応は行う。
【００７７】
ステップＳ４では、１０００℃一定を反応温度（所定の一定温度（Ｔ））として、固気反応開始から所定の時間毎に反応時間（ｔ１）と上記反応時間（ｔ１）での炭素原料（固気反応後は活性炭）の重量（ｗ１）の検出を示差熱熱重量同時測定装置２によって行う。また、ステップＳ４では、反応進行率解析装置４に予め入力しておいた固気反応開始前の炭素原料の重量に対しての、示差熱熱重量同時測定装置２で検出した固気反応開始後の活性炭の重量（ｗ１）の反応進行率（ｙ１）を算出する。そして、上記反応進行率（ｙ１）に達した時点での反応時間（ｔ１）の情報とともに反応進行率（ｙ１）の情報を予測式計算装置５に送る。
【００７８】
ステップＳ５では、固気反応が完了したとき、つまり活性炭の重量（ｗ１）が０として検出されたときの反応時間（ｔ１）が、予測式計算装置５によって反応完了時間（τ１）と判定される。また、ステップＳ５では、固気反応が完了したとき（図６中のＢ点）に示差熱熱重量同時測定装置２の固気反応を行わせる空間の温度をＮ２雰囲気で１０００℃から室温にまで下げ始める。
【００７９】
ステップＳ６では、予測式計算装置５で式（１）の解ｘが求められる。続いて、ステップＳ７では、実機６で反応式（１）および（２）の固気反応を行って得られた反応時間（ｔ２）の情報と上記反応時間（ｔ２）での炭素原料の反応進行率（ｙ２）の情報とが、予測式計算装置５に入力される。そして、ステップ８では、予測式計算装置５で演算が行われ、式（２）の解τ２、つまり実機６での反応式（１）の固気反応の反応完了時間（τ２）が求められる。
【００８０】
ステップＳ９では、ユーザーによって任意の反応進行率（ｙ３）が予測式計算装置５に入力される。そして、ステップＳ１０では、予測式計算装置５で演算が行われ、式（４）の解ｔ３、つまり実機６での反応進行率（ｙ３）に達する反応時間（ｔ３）が求められる。
【００８１】
続いて、ステップＳ１１では、実機６での反応式（１）および（２）の固気反応が、反応開始から反応時間（ｔ３）だけ経過したときに、予測式計算装置５によって実機６での上記固気反応を停止させる制御信号が送信される。そして、ステップＳ１２では、実機６での上記固気反応が停止される。
【００８２】
なお、本実施の形態においては、ステップＳ７で、反応時間（ｔ２）と反応進行率（ｙ２）との情報が、予測式計算装置５に入力されているが、必ずしもこれに限定されない。例えば、ステップＳ７よりも前のステップの時点で反応時間（ｔ２）と反応進行率（ｙ２）との情報を予測式計算装置５に入力しておく。そして、メモリ２２またはメモリ２２以外の図示しない記憶装置に格納することによって、ステップＳ８での演算に反応時間（ｔ２）と反応進行率（ｙ２）との情報を用いる構成であってもよい。
【００８３】
また、本実施の形態においては、ステップＳ９で、任意の反応進行率（ｙ３）の情報が、予測式計算装置５に入力されているが、必ずしもこれに限定されない。例えば、ステップＳ９よりも前のステップの時点で任意の反応進行率（ｙ３）の情報を予測式計算装置５に入力しておく。そして、メモリ２２またはメモリ２２以外の図示しない記憶装置に格納することによって、ステップＳ１０での演算に任意の反応進行率（ｙ３）の情報を用いる構成であってもよい。
【００８４】
図７を用いて、予測式計算装置５での動作フローについて説明を行う。
【００８５】
まず、ステップＳ２１では、反応進行率解析装置４から反応時間（ｔ１）の情報と上記反応時間（ｔ１）での炭素原料（固気反応後は活性炭）の反応進行率（ｙ１）の情報とが第１取得部２１で取得される。続いて、ステップＳ２２では、メモリ２２に上記反応時間（ｔ１）の情報と上記反応進行率（ｙ１）の情報とが示差熱熱重量同時測定装置２で検出された反応時間ごとに格納される。そして、ステップＳ２３では、上記反応進行率（ｙ１）が０（％）の時点での反応時間（ｔ１）が反応完了時間（τ１）として第１演算部２３で判定される。
【００８６】
ステップＳ２４では、前述の通り、第１演算部２３で反応時間（ｔ１）、反応進行率（ｙ１）、および反応完了時間（τ１）の値をもとに、式（１）の解ｘの値を求める演算が行われる。そして、ステップＳ２５では、求めた解ｘが第２演算部３３に送られる。
【００８７】
ステップＳ２６では、実機６から反応時間（ｔ２）の情報と上記反応時間（ｔ２）での炭素原料（固気反応後は活性炭）の反応進行率（ｙ２）の情報とが第２取得部３１で取得される。そして、ステップＳ２７では、前述の通り、第２演算部３３で反応時間（ｔ２）、反応進行率（ｙ２）、および解ｘの値をもとに、式（２）の解τ２の値を求める演算が行われる。そして、ステップＳ２８では、求めた解τ２が第３演算部４３に送られる。
【００８８】
ステップＳ２９では、ユーザーから入力される任意の反応進行率（ｙ３）の情報が第３取得部４１で取得される。そして、ステップＳ３０では、前述の通り、第３演算部４３で反応進行率（ｙ３）、解ｘ、および解τ２の値をもとに、式（４）の解ｔ３の値を求める演算が行われる。そして、ステップＳ３１では、求めた解ｔ３が命令送信部４４に送られる。
【００８９】
ステップＳ３２では、命令送信部４４によって、実機６での固気反応の反応時間が解ｔ３の値だけ経過した時に、実機６での固気反応を停止させる制御信号が実機６に送信される。
【００９０】
以上の構成によれば、第３取得部４１で取得する反応進行率（ｙ３）が、ユーザーが必要とする数値と同じであった場合には、ユーザーが目的とする反応進行率（ｙ３）の得られる実機６での反応時間（ｔ３）が求められる。また、ユーザーが目的とする反応進行率（ｙ３）の得られる反応時間（ｔ３）に達した時点で実機６での固気反応を停止させ、ユーザーが目的とする反応進行率（ｙ３）の活性炭を得ることもできる。
【００９１】
次に、図８ないし図１０を用いて、上述の解ｘの値が、物質と温度とが同じであれば物質の重量に依存しない値であることを示す。
【００９２】
図８は、３ｇの炭素原料についての反応時間と反応進行率との関係を調べるのに用いた装置である。図９は、１ｋｇの炭素原料についての反応時間と反応進行率との関係を調べるのに用いた装置である。図１０は、図４で示した５ｍｇの炭素原料について実測した複数組の反応時間（ｔ１）および反応進行率（ｙ１）をプロットして得られる曲線、および式（１）で表される近似曲線に、３ｇおよび１ｋｇの炭素原料について実測した反応時間に対する反応進行率の値を重ね合わせたものである。また、固気反応の温度は１０００℃一定で行い、反応完了時間はいずれも１３０分であった。
【００９３】
３ｇの炭素原料については、図８に示すように静置式小型電気炉を用いて反応時間に対する反応進行率の値を３点の反応時間で実測した。また、１ｋｇの炭素原料については、図９に示すようにロータリーキルンを用いて反応時間に対する反応進行率の値を２点の反応時間で実測した。
【００９４】
そして、図１０に示すように、３ｇの炭素原料について３点の反応時間で実測した反応進行率の値を図４のグラフ上にプロットしたところ、上記の３点とも式（１）で表される近似曲線上に非常に近い部分にプロットされた。また、１ｋｇの炭素原料についても２点の反応時間で実測した反応進行率の値を図４のグラフ状にプロットしたところ、上記の２点とも式（１）で表される近似曲線上に非常に近い部分にプロットされた。
【００９５】
図１０に示す細線の曲線は、図４の細線の曲線と同一のものであり、５ｍｇの炭素原料について求めたｘの値を代入した式（１）で表した近似曲線である。よって、以上のことから、炭素原料の重量が５ｍｇ、３ｇ、１ｋｇとそれぞれ異なっていても、５ｍｇの炭素原料について求めたｘの値を代入した式（１）を、反応進行率の予測に用いることができる。つまり、物質と温度とが同じであれば、ｘの値は物質の重量に依存しない値であるといえる。
【００９６】
なお、本実施の形態においては、示差熱熱重量同時測定装置２での固気反応を行いながら連続的に得られた反応時間（ｔ１）と上記応時間（ｔ１）に対する反応進行率（ｙ１）の情報を第１取得部２１で取得する構成になっているが、必ずしもこれに限定されない。例えば、固気反応を一旦停止させながら断続的に得られた反応時間（ｔ１）と上記応時間（ｔ１）に対する反応進行率（ｙ１）の情報を第１取得部２１で取得する構成であっても構わない。
【００９７】
また、本実施の形態においては、反応材料を固気反応させて示差熱熱重量同時測定装置２から得られた反応時間（ｔ１）と反応進行率（ｙ１）と反応完了時間（τ１）の情報から求めた解ｘを用いて、実機６で得られた反応時間（ｔ２）と反応進行率（ｙ２）との情報をもとに解τ２を求めているが、必ずしもこれに限定されない。例えば、示差熱熱重量同時測定装置２から得られた上記反応時間（ｔ１）と上記反応進行率（ｙ１）との情報から求めた解ｘを用いて、上記反応材料と物質は同一であって重量が異なる反応材料を固気反応させて示差熱熱重量同時測定装置２から得られた反応時間（ｔ２）と反応進行率（ｙ２）との情報をもとに解τ２を求めてもよい。
【００９８】
他にも、反応材料を固気反応させて実機６で得られた反応時間（ｔ１）と反応進行率（ｙ１）と反応完了時間（τ１）の情報から求めた解ｘを用いて、反応材料を固気反応させて実機６から得られた反応時間（ｔ２）と反応進行率（ｙ２）との情報をもとに解τ２を求めてもよい。
【００９９】
なお、本実施の形態においては示差熱熱重量同時測定装置２をもとにして反応進行率解析装置４から得られる反応時間（ｔ１）の情報と上記反応時間（ｔ１）での反応進行率（ｙ１）の情報とを第１取得部２１に入力しているが、必ずしもこれに限定されない。例えば、示差熱熱重量同時測定装置２を用いる代わりに、反応時間ごとに固気反応の反応産物の化学分析を行う装置を用いて得られる反応時間（ｔ１）の情報と上記反応時間（ｔ１）での反応進行率（ｙ１）の情報とを第１取得部２１で取得することも可能である。つまり、上記科学分析を行う装置を用いて、反応材料の固気反応開始前に対する固気反応後でのモル数の比率、容量の比率などを反応進行率（ｙ１）とすることも可能である。
【０１００】
なお、本実施の形態においては反応完了時間（τ１）は、第１演算部２３で反応時間（ｔ１）と反応進行率（ｙ１）とをもとに判定される構成になっているが必ずしもこれに限定されない。例えば、上記反応完了時間（τ１）が反応進行率解析装置４またはそれ以外の装置によって求められた後に、第１取得部２１で取得され、第１演算部２３で上記反応完了時間（τ１）を判定しない構成であってもよい。この場合、上記フローのステップＳ５で活性炭の重量（ｗ１）が０として検出されたときの反応時間（ｔ１）を予測式計算装置５によって、反応完了時間（τ１）と判定せずに、ステップＳ４で予測式計算装置５に反応完了時間（τ１）の情報が送られる構成となる。また、上記フローのステップＳ２３を行わずに、ステップＳ２１で第１取得手段によって反応完了時間（τ１）の情報を取得する構成となる。
【０１０１】
他にも、第１演算部２３で上記反応完了時間（τ１）を判定した後、上記反応完了時間（τ１）を第１取得部２１に送る構成であってもよい。この場合はステップＳ２３で反応完了時間（τ１）の判定を行った後に第１取得部２１に反応完了時間（τ１）の情報を送り、再度第１演算部２３に送られる構成となる。
【０１０２】
また、本実施の形態においては第１演算部２３で求められた解ｘは第２演算部３３に送られるが、必ずしもこれに限定されない。例えば、第１演算部２３で求められた解ｘを第２演算部３３に送るとともに、図示しない表示部に解ｘを表示してもよいし、第１演算部２３で求められた解ｘを第２演算部３３に送らずに、図示しない表示部に解ｘを表示してもよい。
【０１０３】
第１演算部２３で求められた解ｘを第２演算部３３に送らずに、図示しない表示部に解ｘを表示する場合には、ステップＳ２１〜ステップＳ２４までの構成で本発明を実現することが可能である。つまり、ユーザーが実機６から反応時間（ｔ２）の情報と上記反応時間（ｔ２）での反応進行率（ｙ２）の情報を得ることによって、表示された解ｘをもとに式（２）を計算して解τ２を求めることが可能になる。そして、表示された解ｘと計算して求めた解τ２をもとに任意の反応進行率（ｙ３）が得られるｔ３を式（４）を計算して求めることが可能になる。
【０１０４】
なお、本実施の形態においては第２演算部３３で求められた解τ２は第３演算部４３に送られるが、必ずしもこれに限定されない。例えば、第２演算部３３で求められた解τ２を第３演算部４３に送るとともに、図示しない表示部に解τ２を表示してもよいし、第２演算部３３で求められた解τ２を第３演算部４３に送らずに、図示しない表示部に解τ２を表示してもよい。また、第１演算部２３で求められた解ｘを解τ２と一緒に図示しない表示部に表示してもよいし、第１演算部２３で得られた解ｘと第２演算部３３で得られた解τ２とを代入した式（３）を図示しない表示部に表示してもよい。
【０１０５】
第２演算部３３で求められた解τ２を第３演算部４３に送らずに、図示しない表示部に解τ２および解ｘを表示する場合には、ステップＳ２１〜ステップＳ２７までの構成で本発明を実現することが可能である。表示された解ｘおよび解τ２をもとに任意の反応進行率（ｙ３）が得られるｔ３を式（３）または式（４）を計算して求めることが可能になる。
【０１０６】
また、本実施の形態においては第２演算部３３から解ｘと解τ２とが、第３演算部４３に送られる構成になっているが、必ずしもこれに限定されず、例えば、解ｘは第１演算部２３から第３演算部４３に送られる構成であってもよい。
【０１０７】
なお、本実施の形態においては第３演算部４３で求められた解τ２は命令送信部４４に送られるが、必ずしもこれに限定されない。例えば、第３演算部４３で求められた解ｔ３を命令送信部４４に送るとともに、図示しない表示部に解ｔ３を表示してもよいし、第３演算部４３で求められた解ｔ３を命令送信部４４に送らずに、図示しない表示部に解ｔ３を表示してもよい。また、第１演算部２３で求められた解ｘおよび第２演算部３３で求められた解τ２を解ｔ３と一緒に図示しない表示部に表示してもよい。
【０１０８】
第３演算部４３で求められた解ｔ３を命令送信部４４に送らずに、図示しない表示部に解ｘ、解τ２、および解τ３を表示する場合には、ステップＳ２１〜ステップＳ３０までの構成で本発明を実現することが可能である。つまり、表示された解ｔ３をもとにｔ３だけ反応時間が経過した時点で実機６での固気反応を停止させることによって、任意の反応進行率ｙ３の反応産物を実機６で得ることが可能になる。
【０１０９】
また、本実施の形態においては、解ｘは第１演算部２３から第２演算部３３または第３演算部４３に送られる構成になっているが、必ずしもこれに限定されない。例えば、メモリ２２またはメモリ２２以外の記憶装置に一旦格納され、第２演算部３３または第３演算部４３で演算を行う場合に参照される構成であってもよい。
【０１１０】
なお、本実施の形態においては、解τ２は第２演算部３３から第３演算部４３に送られる構成になっているが、必ずしもこれに限定されない。例えば、メモリ２２またはメモリ２２以外の記憶装置に一旦格納され、第３演算部４３で演算を行う場合に参照される構成であってもよい。
【０１１１】
また、本実施の形態においては、実機６から得られる反応時間（ｔ２）および反応進行率（ｙ２）の情報が第２取得部３１で取得された後、第２演算部３３に送られる構成になっているが、必ずしもこれに限定されない。例えば、メモリ２２またはメモリ２２以外の記憶装置に一旦格納され、第２演算部３３で演算を行う場合に参照される構成であってもよい。また、この場合、第２演算部３３は、複数組ｎ２の上記反応時間（ｔ２）および上記反応進行率（ｙ２）の情報をもとに得られたｎ２個の上記解τ２の値をすべて足した数値をｎ２で割算したものを新たに解τ２とする演算をさらに行うことが好ましい。
【０１１２】
これにより、実測によって実機６で検出される複数組ｎ２の反応時間（ｔ２）および反応進行率（ｙ２）から第２演算手段でそれぞれ求められる解τ２の値を平均した新たな解τ２を得ることができるので、より実機６での実測の値に即した解τ２を求めることが可能になる。
【０１１３】
また、本実施の形態においては、ユーザーから入力される任意の反応進行率（ｙ３）の情報が第３取得部４１で取得された後、第３演算部４３に送られる構成になっているが、必ずしもこれに限定されない。例えば、メモリ２２またはメモリ２２以外の記憶装置に一旦格納され、第３演算部４３で演算を行う場合に参照される構成であってもよい。
【０１１４】
Ｃ（活性炭）は反応式（１）および（２）で表される固気反応の途中にのみ得られる反応産物であって、固気反応が完了してしまうと反応式（１）の反応が完了した状態となって、ＣＯのみしか得られない固気反応である。Ｃ（活性炭）は、反応式（１）および（２）で表される固気反応が進行するほど収率（反応進行率）が減る代わりに、表面に生じる孔が増えて高表面積になる。産業上、製品として製造する場合には、一定量以上の収率を保ちながら高い表面積をもつＣ（活性炭）が望まれる。よって、上記Ｃ（炭素）からＣ（活性炭）を反応産物として得る固気反応を行う場合に望む収率（反応進行率）の得られる反応時間を予測する方法の説明を、本実施の形態において行ってきた。
【０１１５】
これに対して、上述の反応式（３）で表されるような、固気反応を完了させて得られる反応産物を目的とする場合にも、固気反応の完了する反応時間を知ることに本発明を用いることができる。詳しくは、実機６での反応完了時間での反応進行率は０になるので、本発明によって解ｘと解τ２とを求め、任意の反応進行率（ｙ３）を０として式（４）を計算または第３演算部４３によってｔ３を求めれば、固気反応の完了する反応時間を知ることができる。
【０１１６】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１１７】
最後に、予測式計算装置５の各ブロック、特に第１取得部２１、第２取得部３１、第３取得部４１、メモリ２２、第１演算部２３、第２演算部３３、第３演算部４３および命令送信部４４は、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにＣＰＵを用いてソフトウェアによって実現してもよい。
【０１１８】
すなわち、予測式計算装置５は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである予測式計算装置５の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記予測式計算装置５に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。
【０１１９】
上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。
【０１２０】
また、予測式計算装置５を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
以上のように、本発明の反応時間制御装置、そのプログラムおよびコンピュータ読取可能な記録媒体、反応時間制御システムならびに反応時間予測方法は、固気反応での反応時間に対する反応産物の反応進行率を、簡便かつ正確に予測することを可能にする。したがって、本発明は、固気反応によって製品の製造を行う産業分野および固気反応によって得られる反応産物を利用する産業分野に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明における予測式計算装置の機能ブロックを示す図である。
【図２】本発明における収率予測システムの概略的構成を示す図である。
【図３】本発明における示差熱熱重量同時測定装置の概略的構成を示す図である。
【図４】反応時間あたりの反応進行率をプロットした曲線と本発明における近似式に基づく曲線との関係を示す図である。
【図５】本発明における収率予測システムでの動作フローを示す図である。
【図６】本発明における示差熱熱重量同時測定装置内での固気反応の進行に伴って用いる気体の種類と内部温度との関係を示す図である。
【図７】本発明における予測式計算装置での動作フローを示す図である。
【図８】静置式小型電気炉によって、３ｇの炭素原料をＣＯ２ガスと固気反応させる場合の例を図示したものである。
【図９】ロータリーキルンによって、１ｋｇの炭素原料をＣＯ２ガスと固気反応させる場合の例を図示したものである。
【図１０】固気反応に用いる試料の量の変化と反応時間あたりの反応進行率をプロットした曲線との関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１    収率予測システム（反応時間制御システム）
２    示差熱熱重量同時測定装置（第１反応装置）
３    ガスボンベ
４    反応進行率解析装置（第１反応装置）
５    予測式計算装置（反応時間制御装置）
６    実機（第２反応装置）
１１    ヒーター
１２    ホルダー
１３    支点部
１４    検出部
１５    バランス回路
２１    第１取得部（第１取得手段）
２２    メモリ
２３    第１演算部（第１演算手段）
３１    第２取得部（第２取得手段）
３３    第２演算部（第２演算手段）
４１    第３取得部（第３取得手段）
４３    第３演算部（第３演算手段）
４４    命令送信部（命令送信手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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