ガス処理装置
【課題】触媒を使用しなくても、処理対象ガスの臭気成分を効率よく除去することが可能で、製造コストやランニングコストを低くすることができ、ＣＯ2ガスの排出の問題が生じないガス処理装置を提供する。
【解決手段】ミスト状の水と処理対象ガスを含む混合体を形成する第１処理部１と、前記混合体を冷却して処理対象ガスの臭気成分を含有する結露水を排出するようにした第２処理部２を有するものとしている。第１処理部１は、微細気泡を混合した水を散布し、この水に処理対象ガスを接触させるようにしたものとすることができ、第２処理部２は、倒立した略Ｕ字状に湾曲された管路を有する気水分離器２００を有するものとすることができる。
【解決手段】ミスト状の水と処理対象ガスを含む混合体を形成する第１処理部１と、前記混合体を冷却して処理対象ガスの臭気成分を含有する結露水を排出するようにした第２処理部２を有するものとしている。第１処理部１は、微細気泡を混合した水を散布し、この水に処理対象ガスを接触させるようにしたものとすることができ、第２処理部２は、倒立した略Ｕ字状に湾曲された管路を有する気水分離器２００を有するものとすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）ガスやアルデヒド系ガス等の臭気成分を除去するのに適したガス処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化学用工場、塗装工場、食品工場、排水処理施設より発生する揮発性有機溶剤のＶＯＣガスやアルデヒド系ガス等の臭気成分は、特許文献１記載のような活性炭による物理吸着と添着炭による化学吸着により除去することができる。
【０００３】
しかし、活性炭は、一定の時間が経過すると吸着能力が限界に達するため（破過）、交換する必要がある。これに代わる装置としては、燃焼脱臭、触媒燃焼方式のものがあるが、製造コストやランニングコストが高くつき、さらに、触媒の被毒による性能低下、燃焼に伴うＣＯ2ガスの排出の問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２８５２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、この発明は、触媒を使用しなくても、処理対象ガスの臭気成分を効率よく除去することが可能で、製造コストやランニングコストを低くすることができ、ＣＯ2ガスの排出の問題が生じないガス処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、この発明は次のような技術的手段を講じている。
【０００７】
この発明のガス処理装置は、ミスト状の水と処理対象ガスを含む混合体を形成する第１処理部１と、前記混合体を冷却して処理対象ガスの臭気成分を含有する結露水を排出するようにした第２処理部２を有するものとしている。
【０００８】
第１処理部１は、微細気泡を混合した水を散布し、この水に処理対象ガスを接触させるようにしたものとすることができる。
【０００９】
また、第１処理部１が、ミスト状の水、処理対象ガス及びオゾンを含む混合体を形成するようにしたものとすることができる。
【００１０】
さらに、第２処理部２が、倒立した略Ｕ字状に湾曲された管路を有し、前記略Ｕ字状の方向転換域が上方側となるように配設され、前記管路の下方側の入口端側から上方側の方向転換域を介して出口端側へと処理対象ガスを通過させるようにした気水分離器（２００）を有するものとすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明のガス処理装置は、上述のような構成を有しており、極めて効率よく臭気成分を除去できるようになっており、高価な触媒を使用する必要がなく、製造コストやランニングコストを低くすることができ、また、燃焼に伴うＣＯ2ガスの排出の問題が生じない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の第１実施形態のガス処理装置の概略図である。
【図２】この発明の第１実施形態のガス処理装置の正面図である。
【図３】この発明の第１実施形態のガス処理装置の平面図である。
【図４】この発明の第１実施形態のガス処理装置の右側面図である。
【図５】気水分離機の管路近傍の拡大説明図である。
【図６】他の形態の気水分離機の管路近傍の拡大説明図ある。
【図７】この発明の第２実施形態のガス処理装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の好適な実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１４】
〔第１実施形態〕
図１はこの発明の第１実施形態のガス処理装置の概略図、図２は正面図、図３は平面図、図４は右側面図である。
【００１５】
この第１実施形態のガス処理装置は、ミスト状の水と処理対象ガスを含む混合体を形成する第１処理部１と、前記混合体を冷却して処理対象ガスの臭気成分を含有する結露水を排出するようにした第２処理部２を有し、第１処理部１が、微細気泡を混合した水を散布し、この水に処理対象ガスを接触させるようにしたものとしている。また、この実施形態では、第２処理部２から排出されるガスを、さらに第３処理部３で処理するようにしている。
【００１６】
第１処理部１は、２つの洗浄塔１０１ａ，１０１ｂ、微細気泡発生器１０２ａ，１０２ｂ、循環ポンプ１０３ａ，１０３ｂ等から構成される。各洗浄塔１０１ａ，１０１ｂは、上部のスクラバー１０４ａ，１０４ｂと下部の循環槽１０５ａ，１０５ｂからなり、一方の洗浄塔１０１ａ（図１中左側）のスクラバー１０４ａの下部（混合体の出口）と他方の洗浄塔１０１ｂ（図１中右側）の上部（混合体の入口）が配管１０６により接続されている。
【００１７】
処理対象ガスは、風量調節ダンパ１０７を介して処理風量６（ｍ3／分）で一方の洗浄塔１０１ａに上方から送り込まれる。前記一方の洗浄塔１０１ａは、内部に散水ノズル１０８ａを有しており、この散水ノズル１０８ａから微細気泡発生器１０２ａにより微細気泡が混合された水を下方に散布する。
【００１８】
微細気泡は、直径数十μｍないしそれ以下のマイクロバブルないしナノバブルである。微細気泡は、空気（外気）を利用したものでもよいが、オゾン発生器１０９により発生させたオゾンのガスとして、臭気成分を分解させられるようにすることが望ましい。
【００１９】
一方の洗浄塔１０１ａのスクラバー１０４ａの内部において、散水ノズル１０８ａの下方には、多孔質充填材１１０ａが設けられている。多孔質充填材１１０ａとしては、多孔質セラミックや木炭を使用することができる。
【００２０】
前記木炭としては、特開２００３−１０５７号公報に記載の多孔体炭素材片として使用される木炭のようなもので、適度な穴径を持つ木炭が適している（備長炭のような密度が高いものは適さない)。
【００２１】
前記多孔質セラミックとしては、特開２００２−８５９３７号公報に記載のようなシリカ−アルミナ系粉体にジルコン又はジルコニアが主な成分として加わり、気孔材と粘結剤を加えて焼成した複合セラミック多孔担体を用いたもので、円筒状で通気抵抗が少なく焼結したものや、棒状ないし繭状で、直径５ｍｍ〜２０ｍｍ、長さ１０〜５０ｍｍ程度、穴径が０．５〜２ｍｍの連続した管通孔を持ち、１５ｋｇ／ｃｍ2以上の機械的強度を有するようにしたものなどが適している。
【００２２】
多孔質充填材１１０ａは、その上方から下方に処理対象ガスが通過するようになっており、多孔質充填材１１０ａ内においては、散水ノズル１０８ａから散布された水に処理対象ガスの臭気成分が溶け込むようになっている。多孔質充填材１１０ａの下方には、臭気成分が溶け込んだ一部のミスト状の水と処理対象ガスとの混合体が存在しており、他の水分は循環槽１０５ａに溜まる。
【００２３】
前記微細気泡が混合した水と処理対象ガスとの反応は、前記多孔質充填材１１０ａによって促進され、水に臭気成分が効率よく取り込まれる。なお、前記多孔質充填材１１０ａの代わりにプラスチック製充填物である「テラレット」（月島環境エンジニアリング株式会社の登録商標）や「ネットリング」（大日本プラスチツクス株式会社の登録商標）を使用したところ、前記多孔質充填材１１０ａと同等の効果は得られなかった。
【００２４】
循環槽１０５ａに溜まった水は、循環ポンプ１０３ａにより微細気泡発生器１０２ａに送り込まれ、前記散水ノズル１０８ａからの散水に利用される。
【００２５】
前記混合体は、配管１０６を通って他方の洗浄塔１０１ｂに上方から送り込まれる。この他方の洗浄塔１０１ｂは、前記一方の洗浄塔１０１ａと同様に、スクラバー１０４ｂの内部に散水ノズル１０８ｂを有しており、この散水ノズル１０８ｂから微細気泡を混合した水を散布するとともに、その下方の多孔質充填材１１０ｂ内において散水ノズル１０８ｂから散布された水に処理対象ガスの臭気成分が溶け込み、多孔質充填材１１０ｂの下方に出てその一部がミスト状の水と処理対象ガスを含む混合体となっており、他の水分は循環槽１０５ｂに溜まる。循環槽１０５ｂに溜まった水は、循環ポンプ１０３ｂにより微細気泡発生器１０２ｂに送り込まれ、前記散水ノズル１０８ｂからの散水に利用される。
【００２６】
トルエン、キシレン、スチレン等のＶＯＣガスは、本来、水に溶けにくく、また、アルデヒド系ガスの臭気成分は水と反応しにくいが、前記第１処理部１における微細気泡を混合した水は、水質（接触角）が変化しており、前述の成分が取り込まれやすくなっていると考えられる。
【００２７】
また、前記微細気泡は、散水ノズル１０８ａ，１０８ｂに至る配管の途中において混合されるが、マイクロバブルないしナノバブルであるため、液中での生存時間が長く、第１処理部１及びその後の工程においても、処理対象ガスの臭気成分の取り込みに寄与すると考えられる。さらに、微細気泡が圧壊する際、その周囲が高温・高圧の状態になることによって、臭気成分が分解されることも考えられる。
【００２８】
なお、前記微細気泡の生存時間を有効に利用するため、微細気泡発生器１０２ａ，１０２ｂは、散水ノズル１０８ａ，１０８ｂに近い位置に設置することが望ましい。微細気泡の大きさ、液中での量（ボイド率）は、処理対象ガスの種類、量、濃度等に応じて適宜設定することができる。
【００２９】
第１処理部１で形成された前記混合体は、配管１１１を通って第２処理部２に送り込まれる。第２処理部２は気水分離器２００を有するものとして構成されている。この気水分離器２００は、特許文献１（特開２００８−２８５２１７号公報）に記載の除湿装置と同様の構成のものである。
【００３０】
すなわち、前記気水分離器２００は、図５に示すように、倒立した略Ｕ字状に湾曲された管路２０１（プラスチック製の細径パイプ）を有し、前記略Ｕ字状の方向転換域２０２が上方側となるように配設した除湿機構を有する。前記倒立した略Ｕ字状に湾曲された管路２０１は複数本（１５本程度）を２列にして少しずらして配設し（それぞれの管路２０１に外気がより当たり易くなり冷却効率が向上する）、前記混合体を分散通過処理させるようにするとよい。
【００３１】
管路２０１の入口端側Ｉには前記混合体の導入空間２０３を形成し、前記他方の洗浄塔１０１ｂからの前記混合体を導くようにしている。また、出口端側Ｏに処理済みガスの排出空間２０４を形成し、この排出空間２０４から液化した水分を排出するとともに、配管２０５，２０６を介して処理済みのガスを第３処理部３の活性炭吸着塔３００へ供給するようにしている。
【００３２】
そして、前記管路２０１の下方側の入口端側Ｉから上方側の方向転換域２０２を介して出口端側Ｏへと前記混合体を通過させるようにした。具体的には、この気水分離器２００の後に設けた吸引ファン２０７により前記混合体を誘引して負圧により引っ張るようにした。すなわち、前記混合体に対し出口端側Ｏから負圧をかけることにより管路２０１に前記混合体を通過させるようにした。
【００３３】
この気水分離器２００は室外に設置し、管路２０１を外気温（自然冷風）により冷却するようにしたが、前記管路２０１は機械的な冷風で強制冷却したり、水やその他液体で温度交換して冷却することも出来る。
【００３４】
前記管路２０１の断面は、円形状とした。前記管路２０１の材質は、処理対象ガスの成分に対して耐蝕性を有する塩化ビニール樹脂のプラスチック製とした。前記管路２０１の内径の直径は２２ｍｍとし、その断面の面積は３８０ｍｍ2とした。前記管路２０１の肉厚は、２ｍｍとした。管路２０１の長さは、略Ｕ字状の全長が１１２０ｍｍ（高さ５００ｍｍ）とした。略Ｕ字状の方向転換域２０２の曲率半径は、１００ｍｍとした。
【００３５】
この気水分離器２００では、倒立した略Ｕ字状に湾曲された管路２０１を有し、前記管路２０１の下方側の入口端側Ｉから上方側の方向転換域２０２を介して出口端側Ｏへと前記混合体を通過させるようにしたので、前記混合体中のミストは管路２０１の内壁に接触して液化することとなる。また、略Ｕ字状の方向転換域２０２が上方側となるように配設されたので、管路２０１の内壁で液化した水分は管路２０１内を入口端側Ｉと出口端側Ｏへ流下し、排出することができる。
【００３６】
また、前記倒立した略Ｕ字状に湾曲された管路２０１を複数本（１５本）配設し、前記混合体を分散通過させるようにしたので、多くのガス容量を一遍に処理することができ、またガスを分散させて整流された状態で処理することができるという利点がある。さらに、前記混合体に対し出口端側Ｏから負圧をかけることにより管路２０１にガスを通過させるようにしており、入口端側Ｉから正圧をかけて押し込んだ場合のような前記混合体の漏洩が発生し難い。また、吸引ファン２０７等の機器は除湿後のガスを吸うことになるので機器の保護となるという利点がある。
【００３７】
この気水分離器２００によりミストが効率よく液化する理由は、上行き路では主としてガス温度の低下効果によるものであり、下行き路では略Ｕ字状の方向転換域２０２を通過時のガス流に乱れが生じてスパイラル流（スモークガスを流すとスパイラル流〔渦巻き流〕が観測された）が発生することにより管路２０１内壁に沿った気流導線が長くなって冷却効率が向上していることによるものと考えられる。
【００３８】
なお、図６に示すように、前記略Ｕ字状の管路２０１の方向転換域２０２における頂部を縦方向に少し押し潰したような偏平に形成してもよい。具体的には、偏平の度合いは管路２０１の内径が縦方向が２０ｍｍ、横方向が２５ｍｍ（偏平率２５％）とした。このように前記略逆Ｕ字状の管路２０１を方向転換域２０２近傍で偏平な形状とすることにより、管路２０１の方向転換域２０２近傍は断面積が減少し、前記混合体が管路２０１の内壁に接触し易くなるので液化効率を向上させることができる。また、方向転換域２０２近傍でのみ偏平な形状とすることにより、低管内抵抗と高液化効率を両立させることが出来ると共に、略Ｕ字状の方向転換域２０２を通過時のガス圧変化による乱流発生の増大効果が期待できるという利点がある。
【００３９】
この偏平な方向転換域２０２は、上述した偏平でない方向転換域２０２と比較してミストの液化の効率が向上するが、その理由は、偏平な略Ｕ字状の方向転換域２０２を通過時のガス圧変化による乱流発生の増大効果によってスパイラル流が強くなり、このスパイラル流に起因する管路２０１内壁の気流導線がより長くなって冷却効率が向上していることによるものと考えられる。
【００４０】
第３処理部３は、特許文献１（特開２００８−２８５２１７号公報）に記載の上向流活性炭吸着塔と同様の構成の活性炭吸着塔３００を有するものとしている。
【００４１】
すなわち、活性炭吸着塔３００は、複数段に積層された活性炭収容ケース３０１と、吸引ファン２０７によって吸引された前記混合体を最下段にある活性炭収容ケース３０１へと導くガス導入路３０２と、各活性炭層を通過した脱臭済みガスを最上段にある前記活性炭収容ケース３０１から外部へと排出するガス排出路３０３を有している。
【００４２】
活性炭吸着塔３００は活性炭収容ケース３０１を複数段積層しなければならないものではなく、１段だけであってもよい。通常、脱臭対象の処理対象ガスは複数の臭気成分で構成されているため、１種類の活性炭のみで臭気成分を除去することは難しく、複数種類の活性炭をそれぞれ別々の活性炭収容ケース３０１に収容して複数段に積層し複数種類の活性炭からなる活性炭脱臭層を形成して複数の臭気成分を完全に除去するものとしている。使用する活性炭として、各種のＶＯＣガス、アルデヒド系ガスの除去に適したものを使用する。処理対象ガスの臭気成分が１種類のみである場合には、活性炭収容ケース３０１を複数段積層する必要はない。
【００４３】
この第１実施形態のガス処理装置の使用結果を表１、表２に示す。ここでは、各表の左端の項に記載したＶＯＣ、アルデヒド系ガスの各臭気成分を含むガスを処理対象ガスとし、前記微細気泡としてオゾンを使用した。
【００４４】
【表１】
【００４５】
【表２】
【００４６】
測定点Ａの項は処理前の各成分の入り口濃度を計測したものであり、測定点Ｂの項は第２処理部２での処理後の各成分の濃度を計測したものであり、測定点Ｃの項は第３処理部３での処理後の各成分の濃度を計測したものである。いずれも北川式検知菅により測定した。
【００４７】
表１は入り口濃度が比較的高いガスを対象としたものであり、表２は入り口濃度が比較的低いガスを対象としたものである。いずれの場合も良好な結果が得られたが、入り口濃度が比較的低いガスを対象とした場合に、特に優れた効果を発揮することがわかった。
【００４８】
上記のように、この第１実施形態のガス処理装置は、第１処理部１において処理対象ガスの臭気成分が取り込まれたミスト状の水と処理対象ガスとの混合体が形成され、次に第２処理部２においてこの混合体が液化され排出され、さらに第３処理部３において、残った成分が処理されることにより、極めて効率よく臭気成分を除去できるようになっている。
【００４９】
なお、このガス処理装置は、第３処理部３を設けなくとも、十分な臭気成分の除去能力が得られる。また、従来の活性炭を使用した処理装置の前処理装置として利用すれば、活性炭の寿命が延び、その交換頻度が減少するのでランニングコストを格段に低下させることができる。
【００５０】
第１位処理部は、公知のスクラバー（気液接触装置）と共通の基本構成を有するものであり、シンプルな構成のため安価で故障しにくく、既存のスクラバーを改造して製造することが可能で、操作も容易である。公知のスクラバーでＶＯＣガスやアルデヒド系ガスを処理すると、ＶＯＣガスは水に溶けにくいため成分を除去できず、アルデヒド系ガスはある程度水に溶けても、嗅覚で感じる限界濃度が極めて低いため、散水用の循環液に溶け込んだ成分が残留し、再び発臭してしまうという問題が生じ、実際には使用することができないが、このガス処理装置では、第１処理部１でＶＯＣガスやアルデヒド系ガスが効率よくミスト状の水に取り込まれ、第２処理部２で除去されるので、そのような問題は生じない。
【００５１】
また、１μｍ程度の微細な煤塵や粉塵は、水面に投下されるとしばらくは沈まず水面を漂うことが知られているが、微細気泡を混合した水には速やかに沈降するため、第１処理部１では、公知のスクラバーでは除去が困難であった微細な粉塵や化学反応時に発生する発煙等も処理することが可能である。
【００５２】
〔第２実施形態〕
図７はこの発明の第２実施形態のガス処理装置の概略図である。
【００５３】
この第２実施形態のガス処理装置は、ミスト状の水と処理対象ガスを含む混合体を形成する第１処理部１と、前記混合体を冷却して処理対象ガスの臭気成分を含有する結露水を排出するようにした第２処理部２を有し、第１処理部１において、ミスト状の水、処理対象ガス、及びオゾンを含む混合体を形成するようにしたものである。第２処理部２、及び第３処理部３の構成は、前述の第１実施形態と同様とすることができる。
【００５４】
第１処理部１は、微細霧発生装置１２０により内部にミスト状の水を発生させるとともに、内部に処理対象ガスを導入し、さらに、ブロワ１２１によりオゾンガスを導入して、これらを混合するようにした混合器として構成されている。微細霧発生装置１２０の口径は、５０μｍ程度とするとよい。
【００５５】
なお、オゾンガスを混合器に導入する代わりに、オゾン水を微細霧発生装置１２０でミスト状にしたものを処理対象ガスと混合するようにしてもよい。
【００５６】
この第２実施形態のガス処理装置は、ミスト状の水の中でオゾンと処理対象ガスが格段に反応するため、単純に同量の乾燥したオゾンガスを処理対象ガスと混合した場合に比べて極めて効率よく臭気成分を除去することができる。
【００５７】
また、第１処理部１の混合器内には、単体のＯだけでなくＯＨ基の反応による化合物が発生することが確認されている。このことより、第２実施形態のガス処理装置における第１処理部１では、ミスト状の水とオゾンとに起因する反応が生じていると考えられる。
【００５８】
この第２実施形態のガス処理装置の使用結果を次の表３に示す。
【００５９】
【表３】
【００６０】
測定点Ａの項は処理前の各成分の入り口濃度を計測したものであり、測定点Ｂの項は第２処理部２での処理後の各成分の濃度を計測したものであり、測定点Ｃの項は第３処理部３での処理後の各成分の濃度を計測したものである。いずれも北川式検知菅により測定した。
【００６１】
この第２実施形態のガス処理装置も、優れた効果を発揮するものであり、特にアルデヒド系ガスに対して有効であることがわかった。
【００６２】
以上がこの発明の実施形態のガス処理装置の内容であるが、この発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、適宜構成を変更して実施することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 第１処理部
２ 第２処理部
２００ 気水分離器
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）ガスやアルデヒド系ガス等の臭気成分を除去するのに適したガス処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化学用工場、塗装工場、食品工場、排水処理施設より発生する揮発性有機溶剤のＶＯＣガスやアルデヒド系ガス等の臭気成分は、特許文献１記載のような活性炭による物理吸着と添着炭による化学吸着により除去することができる。
【０００３】
しかし、活性炭は、一定の時間が経過すると吸着能力が限界に達するため（破過）、交換する必要がある。これに代わる装置としては、燃焼脱臭、触媒燃焼方式のものがあるが、製造コストやランニングコストが高くつき、さらに、触媒の被毒による性能低下、燃焼に伴うＣＯ2ガスの排出の問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２８５２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、この発明は、触媒を使用しなくても、処理対象ガスの臭気成分を効率よく除去することが可能で、製造コストやランニングコストを低くすることができ、ＣＯ2ガスの排出の問題が生じないガス処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、この発明は次のような技術的手段を講じている。
【０００７】
この発明のガス処理装置は、ミスト状の水と処理対象ガスを含む混合体を形成する第１処理部１と、前記混合体を冷却して処理対象ガスの臭気成分を含有する結露水を排出するようにした第２処理部２を有するものとしている。
【０００８】
第１処理部１は、微細気泡を混合した水を散布し、この水に処理対象ガスを接触させるようにしたものとすることができる。
【０００９】
また、第１処理部１が、ミスト状の水、処理対象ガス及びオゾンを含む混合体を形成するようにしたものとすることができる。
【００１０】
さらに、第２処理部２が、倒立した略Ｕ字状に湾曲された管路を有し、前記略Ｕ字状の方向転換域が上方側となるように配設され、前記管路の下方側の入口端側から上方側の方向転換域を介して出口端側へと処理対象ガスを通過させるようにした気水分離器（２００）を有するものとすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明のガス処理装置は、上述のような構成を有しており、極めて効率よく臭気成分を除去できるようになっており、高価な触媒を使用する必要がなく、製造コストやランニングコストを低くすることができ、また、燃焼に伴うＣＯ2ガスの排出の問題が生じない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の第１実施形態のガス処理装置の概略図である。
【図２】この発明の第１実施形態のガス処理装置の正面図である。
【図３】この発明の第１実施形態のガス処理装置の平面図である。
【図４】この発明の第１実施形態のガス処理装置の右側面図である。
【図５】気水分離機の管路近傍の拡大説明図である。
【図６】他の形態の気水分離機の管路近傍の拡大説明図ある。
【図７】この発明の第２実施形態のガス処理装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の好適な実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１４】
〔第１実施形態〕
図１はこの発明の第１実施形態のガス処理装置の概略図、図２は正面図、図３は平面図、図４は右側面図である。
【００１５】
この第１実施形態のガス処理装置は、ミスト状の水と処理対象ガスを含む混合体を形成する第１処理部１と、前記混合体を冷却して処理対象ガスの臭気成分を含有する結露水を排出するようにした第２処理部２を有し、第１処理部１が、微細気泡を混合した水を散布し、この水に処理対象ガスを接触させるようにしたものとしている。また、この実施形態では、第２処理部２から排出されるガスを、さらに第３処理部３で処理するようにしている。
【００１６】
第１処理部１は、２つの洗浄塔１０１ａ，１０１ｂ、微細気泡発生器１０２ａ，１０２ｂ、循環ポンプ１０３ａ，１０３ｂ等から構成される。各洗浄塔１０１ａ，１０１ｂは、上部のスクラバー１０４ａ，１０４ｂと下部の循環槽１０５ａ，１０５ｂからなり、一方の洗浄塔１０１ａ（図１中左側）のスクラバー１０４ａの下部（混合体の出口）と他方の洗浄塔１０１ｂ（図１中右側）の上部（混合体の入口）が配管１０６により接続されている。
【００１７】
処理対象ガスは、風量調節ダンパ１０７を介して処理風量６（ｍ3／分）で一方の洗浄塔１０１ａに上方から送り込まれる。前記一方の洗浄塔１０１ａは、内部に散水ノズル１０８ａを有しており、この散水ノズル１０８ａから微細気泡発生器１０２ａにより微細気泡が混合された水を下方に散布する。
【００１８】
微細気泡は、直径数十μｍないしそれ以下のマイクロバブルないしナノバブルである。微細気泡は、空気（外気）を利用したものでもよいが、オゾン発生器１０９により発生させたオゾンのガスとして、臭気成分を分解させられるようにすることが望ましい。
【００１９】
一方の洗浄塔１０１ａのスクラバー１０４ａの内部において、散水ノズル１０８ａの下方には、多孔質充填材１１０ａが設けられている。多孔質充填材１１０ａとしては、多孔質セラミックや木炭を使用することができる。
【００２０】
前記木炭としては、特開２００３−１０５７号公報に記載の多孔体炭素材片として使用される木炭のようなもので、適度な穴径を持つ木炭が適している（備長炭のような密度が高いものは適さない)。
【００２１】
前記多孔質セラミックとしては、特開２００２−８５９３７号公報に記載のようなシリカ−アルミナ系粉体にジルコン又はジルコニアが主な成分として加わり、気孔材と粘結剤を加えて焼成した複合セラミック多孔担体を用いたもので、円筒状で通気抵抗が少なく焼結したものや、棒状ないし繭状で、直径５ｍｍ〜２０ｍｍ、長さ１０〜５０ｍｍ程度、穴径が０．５〜２ｍｍの連続した管通孔を持ち、１５ｋｇ／ｃｍ2以上の機械的強度を有するようにしたものなどが適している。
【００２２】
多孔質充填材１１０ａは、その上方から下方に処理対象ガスが通過するようになっており、多孔質充填材１１０ａ内においては、散水ノズル１０８ａから散布された水に処理対象ガスの臭気成分が溶け込むようになっている。多孔質充填材１１０ａの下方には、臭気成分が溶け込んだ一部のミスト状の水と処理対象ガスとの混合体が存在しており、他の水分は循環槽１０５ａに溜まる。
【００２３】
前記微細気泡が混合した水と処理対象ガスとの反応は、前記多孔質充填材１１０ａによって促進され、水に臭気成分が効率よく取り込まれる。なお、前記多孔質充填材１１０ａの代わりにプラスチック製充填物である「テラレット」（月島環境エンジニアリング株式会社の登録商標）や「ネットリング」（大日本プラスチツクス株式会社の登録商標）を使用したところ、前記多孔質充填材１１０ａと同等の効果は得られなかった。
【００２４】
循環槽１０５ａに溜まった水は、循環ポンプ１０３ａにより微細気泡発生器１０２ａに送り込まれ、前記散水ノズル１０８ａからの散水に利用される。
【００２５】
前記混合体は、配管１０６を通って他方の洗浄塔１０１ｂに上方から送り込まれる。この他方の洗浄塔１０１ｂは、前記一方の洗浄塔１０１ａと同様に、スクラバー１０４ｂの内部に散水ノズル１０８ｂを有しており、この散水ノズル１０８ｂから微細気泡を混合した水を散布するとともに、その下方の多孔質充填材１１０ｂ内において散水ノズル１０８ｂから散布された水に処理対象ガスの臭気成分が溶け込み、多孔質充填材１１０ｂの下方に出てその一部がミスト状の水と処理対象ガスを含む混合体となっており、他の水分は循環槽１０５ｂに溜まる。循環槽１０５ｂに溜まった水は、循環ポンプ１０３ｂにより微細気泡発生器１０２ｂに送り込まれ、前記散水ノズル１０８ｂからの散水に利用される。
【００２６】
トルエン、キシレン、スチレン等のＶＯＣガスは、本来、水に溶けにくく、また、アルデヒド系ガスの臭気成分は水と反応しにくいが、前記第１処理部１における微細気泡を混合した水は、水質（接触角）が変化しており、前述の成分が取り込まれやすくなっていると考えられる。
【００２７】
また、前記微細気泡は、散水ノズル１０８ａ，１０８ｂに至る配管の途中において混合されるが、マイクロバブルないしナノバブルであるため、液中での生存時間が長く、第１処理部１及びその後の工程においても、処理対象ガスの臭気成分の取り込みに寄与すると考えられる。さらに、微細気泡が圧壊する際、その周囲が高温・高圧の状態になることによって、臭気成分が分解されることも考えられる。
【００２８】
なお、前記微細気泡の生存時間を有効に利用するため、微細気泡発生器１０２ａ，１０２ｂは、散水ノズル１０８ａ，１０８ｂに近い位置に設置することが望ましい。微細気泡の大きさ、液中での量（ボイド率）は、処理対象ガスの種類、量、濃度等に応じて適宜設定することができる。
【００２９】
第１処理部１で形成された前記混合体は、配管１１１を通って第２処理部２に送り込まれる。第２処理部２は気水分離器２００を有するものとして構成されている。この気水分離器２００は、特許文献１（特開２００８−２８５２１７号公報）に記載の除湿装置と同様の構成のものである。
【００３０】
すなわち、前記気水分離器２００は、図５に示すように、倒立した略Ｕ字状に湾曲された管路２０１（プラスチック製の細径パイプ）を有し、前記略Ｕ字状の方向転換域２０２が上方側となるように配設した除湿機構を有する。前記倒立した略Ｕ字状に湾曲された管路２０１は複数本（１５本程度）を２列にして少しずらして配設し（それぞれの管路２０１に外気がより当たり易くなり冷却効率が向上する）、前記混合体を分散通過処理させるようにするとよい。
【００３１】
管路２０１の入口端側Ｉには前記混合体の導入空間２０３を形成し、前記他方の洗浄塔１０１ｂからの前記混合体を導くようにしている。また、出口端側Ｏに処理済みガスの排出空間２０４を形成し、この排出空間２０４から液化した水分を排出するとともに、配管２０５，２０６を介して処理済みのガスを第３処理部３の活性炭吸着塔３００へ供給するようにしている。
【００３２】
そして、前記管路２０１の下方側の入口端側Ｉから上方側の方向転換域２０２を介して出口端側Ｏへと前記混合体を通過させるようにした。具体的には、この気水分離器２００の後に設けた吸引ファン２０７により前記混合体を誘引して負圧により引っ張るようにした。すなわち、前記混合体に対し出口端側Ｏから負圧をかけることにより管路２０１に前記混合体を通過させるようにした。
【００３３】
この気水分離器２００は室外に設置し、管路２０１を外気温（自然冷風）により冷却するようにしたが、前記管路２０１は機械的な冷風で強制冷却したり、水やその他液体で温度交換して冷却することも出来る。
【００３４】
前記管路２０１の断面は、円形状とした。前記管路２０１の材質は、処理対象ガスの成分に対して耐蝕性を有する塩化ビニール樹脂のプラスチック製とした。前記管路２０１の内径の直径は２２ｍｍとし、その断面の面積は３８０ｍｍ2とした。前記管路２０１の肉厚は、２ｍｍとした。管路２０１の長さは、略Ｕ字状の全長が１１２０ｍｍ（高さ５００ｍｍ）とした。略Ｕ字状の方向転換域２０２の曲率半径は、１００ｍｍとした。
【００３５】
この気水分離器２００では、倒立した略Ｕ字状に湾曲された管路２０１を有し、前記管路２０１の下方側の入口端側Ｉから上方側の方向転換域２０２を介して出口端側Ｏへと前記混合体を通過させるようにしたので、前記混合体中のミストは管路２０１の内壁に接触して液化することとなる。また、略Ｕ字状の方向転換域２０２が上方側となるように配設されたので、管路２０１の内壁で液化した水分は管路２０１内を入口端側Ｉと出口端側Ｏへ流下し、排出することができる。
【００３６】
また、前記倒立した略Ｕ字状に湾曲された管路２０１を複数本（１５本）配設し、前記混合体を分散通過させるようにしたので、多くのガス容量を一遍に処理することができ、またガスを分散させて整流された状態で処理することができるという利点がある。さらに、前記混合体に対し出口端側Ｏから負圧をかけることにより管路２０１にガスを通過させるようにしており、入口端側Ｉから正圧をかけて押し込んだ場合のような前記混合体の漏洩が発生し難い。また、吸引ファン２０７等の機器は除湿後のガスを吸うことになるので機器の保護となるという利点がある。
【００３７】
この気水分離器２００によりミストが効率よく液化する理由は、上行き路では主としてガス温度の低下効果によるものであり、下行き路では略Ｕ字状の方向転換域２０２を通過時のガス流に乱れが生じてスパイラル流（スモークガスを流すとスパイラル流〔渦巻き流〕が観測された）が発生することにより管路２０１内壁に沿った気流導線が長くなって冷却効率が向上していることによるものと考えられる。
【００３８】
なお、図６に示すように、前記略Ｕ字状の管路２０１の方向転換域２０２における頂部を縦方向に少し押し潰したような偏平に形成してもよい。具体的には、偏平の度合いは管路２０１の内径が縦方向が２０ｍｍ、横方向が２５ｍｍ（偏平率２５％）とした。このように前記略逆Ｕ字状の管路２０１を方向転換域２０２近傍で偏平な形状とすることにより、管路２０１の方向転換域２０２近傍は断面積が減少し、前記混合体が管路２０１の内壁に接触し易くなるので液化効率を向上させることができる。また、方向転換域２０２近傍でのみ偏平な形状とすることにより、低管内抵抗と高液化効率を両立させることが出来ると共に、略Ｕ字状の方向転換域２０２を通過時のガス圧変化による乱流発生の増大効果が期待できるという利点がある。
【００３９】
この偏平な方向転換域２０２は、上述した偏平でない方向転換域２０２と比較してミストの液化の効率が向上するが、その理由は、偏平な略Ｕ字状の方向転換域２０２を通過時のガス圧変化による乱流発生の増大効果によってスパイラル流が強くなり、このスパイラル流に起因する管路２０１内壁の気流導線がより長くなって冷却効率が向上していることによるものと考えられる。
【００４０】
第３処理部３は、特許文献１（特開２００８−２８５２１７号公報）に記載の上向流活性炭吸着塔と同様の構成の活性炭吸着塔３００を有するものとしている。
【００４１】
すなわち、活性炭吸着塔３００は、複数段に積層された活性炭収容ケース３０１と、吸引ファン２０７によって吸引された前記混合体を最下段にある活性炭収容ケース３０１へと導くガス導入路３０２と、各活性炭層を通過した脱臭済みガスを最上段にある前記活性炭収容ケース３０１から外部へと排出するガス排出路３０３を有している。
【００４２】
活性炭吸着塔３００は活性炭収容ケース３０１を複数段積層しなければならないものではなく、１段だけであってもよい。通常、脱臭対象の処理対象ガスは複数の臭気成分で構成されているため、１種類の活性炭のみで臭気成分を除去することは難しく、複数種類の活性炭をそれぞれ別々の活性炭収容ケース３０１に収容して複数段に積層し複数種類の活性炭からなる活性炭脱臭層を形成して複数の臭気成分を完全に除去するものとしている。使用する活性炭として、各種のＶＯＣガス、アルデヒド系ガスの除去に適したものを使用する。処理対象ガスの臭気成分が１種類のみである場合には、活性炭収容ケース３０１を複数段積層する必要はない。
【００４３】
この第１実施形態のガス処理装置の使用結果を表１、表２に示す。ここでは、各表の左端の項に記載したＶＯＣ、アルデヒド系ガスの各臭気成分を含むガスを処理対象ガスとし、前記微細気泡としてオゾンを使用した。
【００４４】
【表１】
【００４５】
【表２】
【００４６】
測定点Ａの項は処理前の各成分の入り口濃度を計測したものであり、測定点Ｂの項は第２処理部２での処理後の各成分の濃度を計測したものであり、測定点Ｃの項は第３処理部３での処理後の各成分の濃度を計測したものである。いずれも北川式検知菅により測定した。
【００４７】
表１は入り口濃度が比較的高いガスを対象としたものであり、表２は入り口濃度が比較的低いガスを対象としたものである。いずれの場合も良好な結果が得られたが、入り口濃度が比較的低いガスを対象とした場合に、特に優れた効果を発揮することがわかった。
【００４８】
上記のように、この第１実施形態のガス処理装置は、第１処理部１において処理対象ガスの臭気成分が取り込まれたミスト状の水と処理対象ガスとの混合体が形成され、次に第２処理部２においてこの混合体が液化され排出され、さらに第３処理部３において、残った成分が処理されることにより、極めて効率よく臭気成分を除去できるようになっている。
【００４９】
なお、このガス処理装置は、第３処理部３を設けなくとも、十分な臭気成分の除去能力が得られる。また、従来の活性炭を使用した処理装置の前処理装置として利用すれば、活性炭の寿命が延び、その交換頻度が減少するのでランニングコストを格段に低下させることができる。
【００５０】
第１位処理部は、公知のスクラバー（気液接触装置）と共通の基本構成を有するものであり、シンプルな構成のため安価で故障しにくく、既存のスクラバーを改造して製造することが可能で、操作も容易である。公知のスクラバーでＶＯＣガスやアルデヒド系ガスを処理すると、ＶＯＣガスは水に溶けにくいため成分を除去できず、アルデヒド系ガスはある程度水に溶けても、嗅覚で感じる限界濃度が極めて低いため、散水用の循環液に溶け込んだ成分が残留し、再び発臭してしまうという問題が生じ、実際には使用することができないが、このガス処理装置では、第１処理部１でＶＯＣガスやアルデヒド系ガスが効率よくミスト状の水に取り込まれ、第２処理部２で除去されるので、そのような問題は生じない。
【００５１】
また、１μｍ程度の微細な煤塵や粉塵は、水面に投下されるとしばらくは沈まず水面を漂うことが知られているが、微細気泡を混合した水には速やかに沈降するため、第１処理部１では、公知のスクラバーでは除去が困難であった微細な粉塵や化学反応時に発生する発煙等も処理することが可能である。
【００５２】
〔第２実施形態〕
図７はこの発明の第２実施形態のガス処理装置の概略図である。
【００５３】
この第２実施形態のガス処理装置は、ミスト状の水と処理対象ガスを含む混合体を形成する第１処理部１と、前記混合体を冷却して処理対象ガスの臭気成分を含有する結露水を排出するようにした第２処理部２を有し、第１処理部１において、ミスト状の水、処理対象ガス、及びオゾンを含む混合体を形成するようにしたものである。第２処理部２、及び第３処理部３の構成は、前述の第１実施形態と同様とすることができる。
【００５４】
第１処理部１は、微細霧発生装置１２０により内部にミスト状の水を発生させるとともに、内部に処理対象ガスを導入し、さらに、ブロワ１２１によりオゾンガスを導入して、これらを混合するようにした混合器として構成されている。微細霧発生装置１２０の口径は、５０μｍ程度とするとよい。
【００５５】
なお、オゾンガスを混合器に導入する代わりに、オゾン水を微細霧発生装置１２０でミスト状にしたものを処理対象ガスと混合するようにしてもよい。
【００５６】
この第２実施形態のガス処理装置は、ミスト状の水の中でオゾンと処理対象ガスが格段に反応するため、単純に同量の乾燥したオゾンガスを処理対象ガスと混合した場合に比べて極めて効率よく臭気成分を除去することができる。
【００５７】
また、第１処理部１の混合器内には、単体のＯだけでなくＯＨ基の反応による化合物が発生することが確認されている。このことより、第２実施形態のガス処理装置における第１処理部１では、ミスト状の水とオゾンとに起因する反応が生じていると考えられる。
【００５８】
この第２実施形態のガス処理装置の使用結果を次の表３に示す。
【００５９】
【表３】
【００６０】
測定点Ａの項は処理前の各成分の入り口濃度を計測したものであり、測定点Ｂの項は第２処理部２での処理後の各成分の濃度を計測したものであり、測定点Ｃの項は第３処理部３での処理後の各成分の濃度を計測したものである。いずれも北川式検知菅により測定した。
【００６１】
この第２実施形態のガス処理装置も、優れた効果を発揮するものであり、特にアルデヒド系ガスに対して有効であることがわかった。
【００６２】
以上がこの発明の実施形態のガス処理装置の内容であるが、この発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、適宜構成を変更して実施することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 第１処理部
２ 第２処理部
２００ 気水分離器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミスト状の水と処理対象ガスを含む混合体を形成する第１処理部（１）と、前記混合体を冷却して処理対象ガスの臭気成分を含有する結露水を排出するようにした第２処理部（２）を有することを特徴とするガス処理装置。
【請求項２】
第１処理部（１）が、微細気泡を混合した水を散布し、この水に処理対象ガスを接触させるようにしたものである請求項１記載のガス処理装置。
【請求項３】
第１処理部（１）が、ミスト状の水、処理対象ガス及びオゾンを含む混合体を形成するようにしたものである請求項１又は２記載のガス処理装置。
【請求項４】
第２処理部（２）が、倒立した略Ｕ字状に湾曲された管路を有し、前記略Ｕ字状の方向転換域が上方側となるように配設され、前記管路の下方側の入口端側から上方側の方向転換域を介して出口端側へと処理対象ガスを通過させるようにした気水分離器（２００）を有するものである請求項１、２又は３記載のガス処理装置。
【請求項１】
ミスト状の水と処理対象ガスを含む混合体を形成する第１処理部（１）と、前記混合体を冷却して処理対象ガスの臭気成分を含有する結露水を排出するようにした第２処理部（２）を有することを特徴とするガス処理装置。
【請求項２】
第１処理部（１）が、微細気泡を混合した水を散布し、この水に処理対象ガスを接触させるようにしたものである請求項１記載のガス処理装置。
【請求項３】
第１処理部（１）が、ミスト状の水、処理対象ガス及びオゾンを含む混合体を形成するようにしたものである請求項１又は２記載のガス処理装置。
【請求項４】
第２処理部（２）が、倒立した略Ｕ字状に湾曲された管路を有し、前記略Ｕ字状の方向転換域が上方側となるように配設され、前記管路の下方側の入口端側から上方側の方向転換域を介して出口端側へと処理対象ガスを通過させるようにした気水分離器（２００）を有するものである請求項１、２又は３記載のガス処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１１５７０３（Ｐ２０１１−１１５７０３Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７４２５７（Ｐ２００９−２７４２５７）
【出願日】平成２１年１２月２日（２００９．１２．２）
【出願人】（３０００６４６６３）横井工業株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２日（２００９．１２．２）
【出願人】（３０００６４６６３）横井工業株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
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