説明

VOC除害装置

【課題】VOCの除去効率を極大化して、VOCの濃縮度を高め、かつ自燃させることのできるVOC除害装置を提供する。
【解決手段】VOC除害装置10を、処理対象ガスFからVOCを吸着除去する複数のVOC吸着体12と、ハウジング11と、加熱された再生ガスHをVOC吸着体12に供給する再生ガス供給装置14と、処理対象ガスFと加熱された再生ガスHとの通流を交互に切り換えるガス切換装置16と、VOC除去済みの処理対象ガスF’を大気放出する処理対象ガス排出ダクト46とで構成し、再生ガス供給装置14を、再生ガスHを循環させる再生ガス循環ダクト20と、VOCを含有する再生ガスHを受け入れ、導入した酸素によってVOCを燃焼させる燃焼炉22と、再生ガスHの一部を処理対象ガス排出ダクト46に流す再生ガス排出ダクト28とで構成することにより、上記課題を解決できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、処理対象ガスに含まれているホルムアルデヒド、トルエン、フロン類、ベンゼン、ジクロロメタン及びシクロヘキサン等の揮発性有機化合物(VOC)を除去する装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ホルムアルデヒド、トルエン、フロン類、ベンゼン、ジクロロメタン及びシクロヘキサンなどの揮発性有機化合物(=Volatile Organic Compounds、以下、「VOC」という。)は、洗浄剤や溶剤、あるいは燃料として幅広く利用されている一方で、例えばシックハウス症候群などの健康障害を引き起こす原因となることから、空気中のVOCを除去するためのVOC除去装置が開発されている(例えば、特許文献1)。
【0003】
特許文献1のロータリー式VOC除去装置1は、図5に示すように、ケーシング2と、仕切板3と、処理対象ガス通流路4と、再生ガス通流路5と、処理対象ガスFに含まれたVOCを吸着する円柱状のVOC吸着ロータ7とで構成されている。
【0004】
ケーシング2は、VOC吸着ロータ7が回転可能に嵌め込まれる内部空間9を有しており、該内部空間9にVOC吸着ロータ7が嵌め込まれたとき、VOC吸着ロータ7の両側端とケーシング2の内壁との間に小空間9a、9bが形成される。
【0005】
仕切板3は、小空間9a、9bにそれぞれ配置され、小空間9a、9bを周方向に仕切る板材である。仕切板3により、小空間9aは個別空間9a1及び9a2に仕切られ、また、小空間9bも個別空間9b1及び9b2に仕切られている。個別空間9a1、9b1及び個別空間9a1、9b1を臨むVOC吸着ロータ7における通流孔8の内部空間で、処理対象ガスFを通流させる処理対象ガス通流路4が構成され、また、個別空間9a2、9b2及び個別空間9a2、9b2を臨むVOC吸着ロータ7における通流孔8の内部空間で、水蒸気が添加された再生ガスHを通流させる再生ガス通流路5が構成されている。
【0006】
VOC吸着ロータ7は、ケーシング2の内部空間9において、その中心軸6を中心として回転可能に収容されており、また、中心軸6の軸線方向に多数の通流孔8が形成されている。これにより、VOC吸着ロータ7が回転すると、VOC吸着ロータ7の各通流孔8は、処理対象ガス通流路4に位置する状態と再生ガス通流路5に位置する状態とを繰り返すことになり、ある通流孔8が処理対象ガス通流路4に位置しているとき、当該通流孔8には処理対象ガスFが通流し、VOC吸着ロータ7が回転して当該通流孔8が再生ガス通流路5に移動したとき、当該通流孔8には再生ガスHが通流する。
【0007】
このVOC除去装置1によれば、処理対象ガスFがVOC吸着ロータ7の通流孔8を通流する際、処理対象ガスFに含まれたVOCが通流孔8の壁面で吸着・捕集されるので、通流孔8から出てくる処理対象ガスF’中のVOC濃度を低減することができる。
【0008】
続いて、VOCが吸着された通流孔8が再生ガス通流路5に移動すると、今度は、水蒸気を含む再生ガスHが当該通流孔8を通流し、通流孔8の壁面に吸着されたVOCは再生ガスHからの熱によって再び分離され、再生ガスH’とともに通流孔8から排出される。
【0009】
このようにVOCを吸着した通流孔8のVOC吸着能力は、再生ガスHが通流することによって再生される。そして、VOC吸着能力が再生された通流孔8は、VOC吸着ロータ7が回転することによって再び処理対象ガス通流路4に移動し、処理対象ガスF中のVOCの吸着除去を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】特開2006−239116号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
しかしながら、特許文献1に記載されているようなロータリー式VOC除去装置1では、VOCの除去効率をいくら改善したとしても95%程度が限界であり、以前に比べて更に高い環境基準(ほぼ100%の除去効率)を要求する最近の顧客要望には応えることができなかった。
【0012】
何故ならば、ロータリー式VOC除去装置1の場合、VOC吸着ロータ7は常時回転しているので、機械的見地から処理対象ガスFや再生ガスHとの接触時間に関係してVOCの脱着に直接影響を与えるVOC吸着ロータ7の幅には自ずと制限があること、処理対象ガス通流路4と再生ガス通流路5との間を仕切る仕切板3a、3bの端面を、円柱状のVOC吸着ロータ7の前後の摺接面に対して気密的に接触させることができず、当該仕切板3a、3bの端面と、VOC吸着ロータ7の前後の摺接面との隙間XからVOCを含む処理対象ガスFがリーク(図中Z)してしまうこと(特に、個別空間9b側において、僅かであるがVOCを含む再生ガスHが処理済の低VOC処理対象ガスF’に混入すること)、及び個別空間9a、9bの仕切板3a、3bの位置をVOC吸着ロータ7の回転速度に合わせてねじれた位置に配置したとしても特に仕切板3a側の境界近傍で、VOCを多量に含む再生ガスHの極く一部が処理済の低VOC処理対象ガスF’側の領域に移行してしまい、処理済の処理対象ガスF’のVOC濃度を上げる原因となるからである。
【0013】
なお、前記リークに対して、仕切板3a、3bの端面に、可撓性のあるエラストマー(ゴム弾性体)を取り付けるとともに、当該エラストマーをVOC吸着ロータ7の摺接面に接するように配置し、上述した隙間を埋めることによってリークZを低減することも考えられるが、この場合、リークZの問題にはある程度対応できるようになるものの、再生ガスHによるVOC吸着効率を高めるために再生ガスHの温度を高める必要があることから、エラストマーの耐熱性が問題となり現実的でない。
【0014】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みて開発されたものである。それ故に本発明の主たる課題は、VOCの除去効率を極大化してほぼ100%の除去率を達成することが出来るVOC除害装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0015】
請求項1に記載のVOC除害装置10は、
「VOCを含む処理対象ガスFを通流させる処理対象ガス通流孔18が形成されており、前記処理対象ガス通流孔18を通流する処理対象ガスFから前記VOCを吸着除去する複数のVOC吸着体12と、
前記VOC吸着体12を個別に収納し、該VOC吸着体12の前後に個別空間11a、11bが設けられた2以上の個別収納空間Kを有するハウジング11と、
加熱された再生ガスHを前記VOC吸着体12に供給する再生ガス供給装置14と、
前記個別空間11a及び11b内に個別に配設され、又は前記個別空間11a及び11bに個別に接続され、前記処理対象ガスFと前記加熱された再生ガスHとの通流を交互に切り換え且つ前記複数のVOC吸着体12に対して順次前記処理対象ガス通流孔18に通流させるガス切換装置16と、
排気側の前記個別空間11bに接続され、前記VOC吸着体12を通過してVOCが吸着除去されてVOCを殆ど含まない処理対象ガスF’を大気放出する処理対象ガス排出ダクト46とを備えており、
前記再生ガス供給装置14は、
前記ガス切換装置16及び前記個別空間11a及び11bを介してその両端が前記各VOC吸着体12における前記処理対象ガス通流孔18の両端にそれぞれ接続されて前記再生ガスHを循環させる再生ガス循環ダクト20と、
前記再生ガス循環ダクト20に取り付けられており、前記ガス切換装置16の切り替えによって前記VOC吸着体12を通流し、処理対象ガスFの通流時に吸着したVOCを脱離させてこれを含有する前記再生ガスHを受け入れ、導入した酸素によって前記VOCを燃焼させる燃焼炉22と、
前記再生ガス循環ダクト20に取り付けられた再生ガス循環ファン26と、
前記再生ガス循環ファン26の噴出し側にて前記再生ガス循環ダクト20と前記処理対象ガス排出ダクト46とを繋ぎ、前記再生ガス循環ダクト20を流れるVOCを殆ど含まない前記再生ガスHの一部を前記処理対象ガス排出ダクト46に流す再生ガス排出ダクト28とを備えている」ことを特徴とする。
【0016】
請求項1のVOC除害装置10によれば、複数のVOC吸着体12に対して処理対象ガスFと再生ガスHとを互いに切り換えて通流させるガス切換装置16がハウジング11の前後に設けられている。このため、ロータリー式のVOC除去装置1のように、VOC吸着ロータ7自身が回転することによって各通流孔8に通流させるガスを処理対象ガスFあるいは再生ガスHに切り換えるようなタイプとは異なり、VOCを含む処理対象ガスFがリークする原因となる、仕切板3a、3bの端面と、VOC吸着ロータ7の摺接面との「隙間」が生じることなく、例えば、ダンパやバルブのようなガス切換装置16を用いて処理対象ガスFから再生ガスHへ或いはその逆へ気密的に切り換えることができる。したがって、VOCが低VOCの処理済みの処理対象ガスF’へのリークをゼロにすることができ、従来のロータリー式VOC除去装置1の場合よりVOC除去効率を高めることが出来る。
【0017】
更に、2以上の前記VOC吸着体12を個別に収納し、該VOC吸着体12の前後に個別空間11a、11bが設けられた個別収納空間Kを有するハウジング11を用い、処理対象ガスFと再生ガスHとを交互に切り換え且つVOC吸着体12に対して順次処理対象ガス通流孔18に通流させるガス切換装置16を設けているので、いずれかのVOC吸着体12でVOCを吸着させ、残りのVOC吸着体12を再生させ(或いは休止させ)ることを順次行える。これによってガス切換装置16の制御によりバッチ式で連続的なVOC吸着作業を実施でき、しかも、適用するVOC吸着体12の数を適宜選択することで、少風量から大風量の処理対象ガスFに対応する事ができる。
【0018】
また、燃焼炉22を備えた再生ガス供給装置14により、加熱された再生ガスHを前記VOC吸着体12に供給することができるため、VOC吸着体12に吸着されたVOCのVOC吸着体12からの脱離をより完全に行わせることができ、従って、次のVOC吸着をより高い効率で行うことができる。
【0019】
また、再生ガス循環ダクト20に取り付けられており、ガス切換装置16の切り替えによってVOC吸着体12を通流し、処理対象ガスFの通流時に吸着したVOCを脱離させてこれを含有する前記再生ガスHを受け入れ、導入した酸素(一般には外気)によって前記VOCを燃焼させるような燃焼炉22を用いているので、回収したVOCを導入した酸素にて燃焼して無害・無臭化することができ、VOC濃度が高い場合は自燃させることも出来る。
【0020】
また、ハウジング11内に収納可能でそれ自体が動かないVOC吸着体12を使用するので、ロータリー式のようなロータ幅の制限がなく、必要であればVOC吸着体12を伸ばすことが出来、或いは定寸のものを直列接続することによって要求された吸着率を確実に実現できる。
【0021】
請求項2に記載した発明は、請求項1に記載したVOC除害装置10の改良に関し、
「前記再生ガス供給装置14は、前記再生ガス循環ダクト20における前記燃焼炉22の下流側に取り付けられており、前記燃焼炉22から排出され、前記VOCの燃焼熱で高温になった前記再生ガスHに水Wを添加する水添加装置24を更に備えている」ことを特徴とする。
【0022】
上述のように、低濃度のVOCについては導入酸素(通常は外気)下で、燃焼炉22に備え付けた例えば電気ヒータのような発熱源で燃焼させ、濃縮度が高い場合はVOCを自燃させることも可能である。いずれの場合でも、燃焼炉22から排出された再生ガスHの温度は高温(例えば700℃)となり、高温再生ガスHが通流するダクトやガス切換装置16に損傷をあたえる。そこで、燃焼炉22の下流側に設けた水添加装置24から、当該排出された再生ガスHに対して水Wを添加することにより、添加された水Wの気化熱で再生ガスHの温度をガス切換装置16(あるいは再生ガス供給装置14を構成し、再生ガスHに接する機器の中で最も耐熱温度の低い機器)に適した温度まで下げることができる。
【0023】
しかも、再生ガスHに高温水蒸気が添加されるので、この水蒸気添加再生ガスHをVOC吸着体12に通流させた場合、VOCの分離に際して空気の顕熱だけでなく、空気よりも定圧比熱が大きい水蒸気の顕熱を利用することができるので、処理対象ガス通流孔18の内面に付着しているVOCがより高率で脱離して再生ガスHに移行する。この移行率が高ければ、処理対象ガス通流孔18の内面に残留しているVOC量が減少することになるため、次のVOCの吸着率が高まる。
【0024】
請求項3、4に記載した発明は、請求項1または2に記載したVOC除害装置10の改良に関し、
「前記再生ガス供給装置14は、前記再生ガス排出ダクト28と、前記VOC吸着体12の脱離VOC含有再生ガスHの出口側の前記再生ガス循環ダクト20を流れる前記処理対象ガスF、及び前記再生ガスHが通流して熱交換を行う熱交換器32とを更に備えている」ことを特徴とし、或いは、「前記再生ガス供給装置14は、前記再生ガス排出ダクト28と、前記燃焼炉22に酸素源としての燃焼用空気Aを供給する燃焼用空気供給ダクト30を流れる前記処理対象ガスF、及び前記再生ガスHが通流して熱交換を行う熱交換器32とを更に備えている」ことを特徴とする。
【0025】
請求項3、4のVOC除害装置10によれば、燃焼炉22から排出された再生ガスH(燃焼炉22から出た直後であってもよいし、水添加装置24を通過した後の再生ガスHであってもよい)の一部を分岐して処理の終了した極く低濃度のVOCしか含まない処理対象ガスF’とともに外部へ排出するに際し、排出される分岐側の再生ガスHが有する熱を、燃焼炉22の上流側の、分岐側の再生ガスHより低温のVOCを含む再生ガスH、または室温の燃焼用空気Aに対して与えることができる。
【0026】
これにより、燃焼炉22に供給される低温のVOCを含む再生ガスHまたは室温の燃焼用空気Aを昇温させて、当該燃焼炉22内の温度を高くすることができるので、VOC濃度が高い場合には、燃焼炉22に供給されるVOCをより確実に自燃させることができる。
【発明の効果】
【0027】
本発明によれば、VOCを含む処理対象ガスのリークをゼロにすることができて、リークが従来の不可避なロータリー式に比べて遥かに高いVOC除去効率を達成できる。また、VOC吸着体からVOCを脱離させる再生ガスの温度を高めたり、更には水蒸気を添加することでVOCの濃縮度を当該VOCが連続して自燃できる程度まで高めることのできるVOC除害装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本発明が適用されたVOC除害装置を示すフロー図である。
【図2】VOC吸着体の立方体状に組み合わせて使用する例を示す斜視図である。
【図3】VOC吸着体とガス切換装置(ダンパ)との関係を示す断面図である。
【図4】VOC吸着体とガス切換装置(ダンパ)とにおける、他の実施例を示す断面図である。
【図5】従来技術を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、本発明が適用された実施例について図面を用いて説明する。本発明が適用されたVOC除害装置10は、処理対象ガスFに含まれているホルムアルデヒド、トルエン、フロン類、ベンゼン、ジクロロメタンおよびシクロヘキサン等の揮発性有機化合物(本明細書では、これらを総称して「VOC」という。)を除去するものであり、ハウジング11と、該ハウジング11の複数の個別収納空間K内に個別に収容されたVOC吸着体12と、再生ガス供給装置14と、ガス切換装置16とで構成されている。
【0030】
VOC吸着体12は、その内部にVOCを含む処理対象ガスFを通流させる処理対象ガス通流孔18を多数有しており、VOCの吸着能力を有するゼオライトや活性炭等を用いて、いわゆるハニカム構造に形成された直方体状部材である(もちろん、VOC吸着体12の形状はこれに限定されるものではなく、すべての公知形状を採用可能である。また、処理対象ガス通流孔18の数も特に限定されない。)。したがって、VOCを含む処理対象ガスFが処理対象ガス通流孔18を通流することにより、当該処理対象ガス通流孔18の内壁面にVOCが処理対象ガスFから分離して吸着される。
【0031】
なお、ひとつのVOC除害装置10において使用されるVOC吸着体12の数は、2つ以上であればよく、図1では3つのVOC吸着体12が併設して使用される例を示しており、図2では、9つのVOC吸着体12を立方体状に組み合わせて使用する例を示している。本発明においてVOC吸着体12はバッチ式で切替連続使用した時に隣接するVOC吸着体12同士が熱的影響を受けないようにするため、各VOC吸着体12の間及び積層したVOC吸着体12の集合体の外周には、一方のVOC吸着体12からの熱が他方のVOC吸着体12へ不所望に伝導しないように、適宜、断熱材13を取り付けるのが好適である。
【0032】
再生ガス供給装置14は、VOC吸着体12に対して、処理対象ガスFから当該VOC吸着体12に吸着されたVOCを脱離させるために使用される、加熱された再生ガスHを供給する装置であり、再生ガス循環ダクト20と、燃焼炉22と再生ガス循環ファン26を備えており、更に水添加装置24や熱交換器32などを設けてもよい。
【0033】
再生ガス循環ダクト20は、個別空間11a、11bやガス切換装置16を介してその両端が各VOC吸着体12における処理対象ガス通流孔18の両端にそれぞれ接続されており、再生ガスHを循環させる流路を提供するものであり、VOCに冒されることのない耐腐食性材料で形成された丸管(パイプ)や角管が使用される。
【0034】
燃焼炉22は、再生ガス循環ダクト20に取り付けられており、VOC吸着体12の処理対象ガス通流孔18内を通流した再生ガスHに含まれるVOCを燃焼させるための装置であり、内部にVOC燃焼用空間40を有しており、耐火材等で所定の形状に形成された炉本体42と、VOC除害装置10の起動時にVOC燃焼用空間40を昇温させるともに、連続運転時においても必要に応じてVOC燃焼用空間40を加温するためのヒータ44とで構成されている。
【0035】
なお、ヒータ44の形式は、燃料バーナや大気圧プラズマ等、特に限定されるものではないが、ヒータ44自身からの排気が発生せず、再生ガス供給装置14内を循環する再生ガスHの量に影響を与えることのない電気式ヒータが好適である。
【0036】
上述のようにヒータ44に電気式ヒータを使用する場合には、ヒータ44自身から供給することができないVOCの燃焼用空気Aを供給するための燃焼用空気供給ダクト30を燃焼炉22のVOC燃焼用空間40に接続する。勿論、燃料バーナや大気圧プラズマ等をヒータ44として使用する場合においても、燃焼用空気供給ダクト30を設けて、VOCの燃焼に必要な量の燃焼用空気AをVOC燃焼用空間40に供給する。なお、後述するように、脱離された高い濃度のVOCを含む再生ガスHが供給されて自燃する場合でも当然燃焼用空気供給ダクト30からの給気は必要である。燃料バーナを使用する場合、通常燃焼に必要な理論空気量に対して過剰に空気を供給するが、この場合、この過剰空気を燃焼用に用い、燃焼用空気供給ダクト30の代わりとしてもよい。
【0037】
必要に応じて設けられる水添加装置24は、再生ガス循環ダクト20における燃焼炉22の下流側に取り付けられており、燃焼炉22から排出され、VOCの燃焼熱で高温になった再生ガスHに水Wを添加し、当該再生ガスHを所定の温度に冷却するとともに該水Wを蒸発させて再生ガスHに水蒸気を混入させる装置である。本実施例では、添加した水Wが再生ガスH中で均一に拡散されるようにするため、内部にノズル部24a、吸気室24b、およびデフューザー部24cが形成されたエゼクターが使用されている。次に述べる再生ガス循環ファン26の吸引力により、ノズル部24aから排出される再生ガスHの流れによって減圧された吸気室24bに水Wを供給することにより、再生ガスHと水Wとがデフューザー部24cで生じる強力な乱流によって十分に撹拌される。
【0038】
再生ガス循環ファン26は、本VOC除害装置10内で再生ガスHを循環させるためのファンであり、再生ガス循環ダクト20におけるいずれの位置に取り付けてもよい。ただし、燃焼炉22の直下流に取り付けた場合、再生ガスHの温度が高すぎて耐熱温度に問題が生じてしまい、また、VOC吸着体12の下流側(つまり、燃焼炉22の上流側)に取り付けた場合、燃焼炉22内や水添加装置24内の圧力が高くなって、これら装置から再生ガスHがリークしてしまうおそれがある。したがって、図1に示すように、再生ガス循環ファン26を水添加装置24の下流側(つまり、VOC吸着体12の上流側)に取り付けるのが好適である。
【0039】
再生ガス排出ダクト28は、燃焼炉22から排出された低VOC再生ガスHの一部(VOC燃焼によって増加した再生ガスH量に等しい量)を大気放出するための流路を提供するものであり、その一端が再生ガス循環ファン26の下流側において、再生ガス循環ダクト20に接続分岐され、その他端がVOC吸着体12から処理対象ガスFを大気放出する処理対象ガス排出ダクト46に接続されている。
【0040】
排出する再生ガスHを処理対象ガス排出ダクト46に押し込む必要があることから、当該再生ガス排出ダクト28の一端は、前述のように再生ガスHの圧力が高い、再生ガス循環ファン26の直下流における再生ガス循環ダクト20に接続するのが好適であるが(図1)、必要な量の再生ガスHを処理対象ガス排出ダクト46に供給することが可能であれば、当該他端の接続先は、再生ガス循環ダクト20におけるいずれの位置であってもよい。なお、再生ガス排出ダクト28を通して排出される再生ガスHの量は、再生ガス排出ダクト28に取り付けられた排出ダンパ50の開度を設定することによって調整される。なお、再生ガス循環ダクト20側に調整用のダンパを前記分岐接続部分の下流側に設けてもよい。
【0041】
必要に応じて設けられる熱交換器32は、再生ガス排出ダクト28を通流する再生ガスHの熱を、燃焼炉22の上流側における再生ガス循環ダクト20を通流する、VOC吸着体12から脱離されたVOCを含んでいる再生ガスHに与える装置であり、再生ガス循環ダクト20における燃焼炉22の上流側に取り付けられている。この熱交換器32を設けることにより、燃焼炉22に供給される再生ガスHを昇温させて、当該燃焼炉22内の温度を高くすることができるので、燃焼炉22に供給されるVOCの濃度が十分高ければこれをより確実に自燃させることができる。
【0042】
同じ目的で、図1において破線で示すように、当該熱交換器32を燃焼用空気供給ダクト30に取り付け、燃焼用空気Aを昇温させることによって燃焼炉22内の温度を高くしてもよい。勿論、再生ガス循環ダクト20および燃焼用空気供給ダクト30の両方に熱交換器32を取り付けてもよい。
【0043】
ガス切換装置16は、処理対象ガスF、または、再生ガス供給装置14から供給された再生ガスHを互いに切り換え且つハウジング11内に個別に収納された各VOC吸着体12の処理対象ガス通流孔18に順次通流させるものであり、図1の実施例では、VOCを含む処理対象ガスFを、各VOC吸着体12毎にハウジング11の処理対象ガスFの入り口側である個別空間11aにそれぞれ接続されて処理対象ガスFをVOC吸着体12に供給する処理対象ガス供給ダクト48、VOC吸着体12を通過してVOCを殆ど含まない状態まで吸着処理された処理対象ガスFを大気放出する処理対象ガス排出ダクト46、およびVOC吸着体12を通流してVOC除害装置10内を循環する再生ガスHの再生ガス循環ダクト20の出・入り口両方にそれぞれに取り付けられた複数のバルブ(1つのVOC吸着体12の入り口側に2、出口側に2の計4個、或いは図示していないがVOC吸着体12の冷却を行う場合は、前記に1ずつ加えて入り口側に3、出口側に3の計6個)で構成されている。或いは、図3、4に示すように、ダンパで構成することも考えられる。また、処理対象ガスFを受け入れる側の面には、処理対象ガスF中に含まれる微粉末を捕捉するためのフィルター34を取り付けてもよい。
【0044】
これらバルブ(又はダンパ)を操作することにより、処理対象ガスFを通流させるVOC吸着体12、あるいは再生ガスHを通流させるVOC吸着体12をVOC吸着体12毎に個別に選択して切り換えることになる。換言すれば、処理対象ガスFを通流させるVOC吸着体12の数やどの部位のものを使用するか、残るVOC吸着体12の内、何個をそしてどこの部位のものを再生に使用するかを適宜選択することが出来る。
【0045】
そしてこの時、各VOC吸着体12の上流・下流側における処理対象ガスF中のVOC濃度を測定し、当該測定の結果、VOC除去率(「上流側のVOC濃度」から「下流側のVOC濃度」を引いた値を、「上流側のVOC濃度」で除した値。)が所定の値よりも小さくなったときに、手動、あるいは機械的に自動で再生させるように操作してもよい。また、切り換え操作のタイミングも、上述のように、各VOC吸着体12の上流・下流側における処理対象ガスF中のVOC濃度を測定した結果に基づくものでもよいし、各VOC吸着体12の下流側のみでVOC濃度を測定しておき、当該濃度が所定の値よりも大きくなったときに切り換えるようにしてもよい。
【0046】
次に、本実施例のVOC除害装置10を用いて、処理対象ガスF中のVOCをバッチ式で連続的に除去する手順について説明する。
【0047】
まず、ガス切換装置16を操作して、処理対象ガスFを所定のVOC吸着体12(図1の例であれば、左側の2本のVOC吸着体12)に供給可能に設定するとともに、少なくとも1本(図示実施例では右端のもの)のVOC吸着体12に再生ガスHを供給できるようにする(なお、図中右端のVOC吸着体12の内部には、既に処理対象ガスFから分離したVOCが蓄積されているものとする。)。然る後、再生ガス循環ファン26および燃焼炉22のヒータ44を起動する。そして、燃焼炉22のVOC燃焼用空間40の温度がVOCの燃焼可能温度に達したことを確認した後、処理対象ガス供給ダクト48への処理対象ガスFの供給を開始する。
【0048】
処理対象ガス供給ダクト48に供給された処理対象ガスFは、VOC吸着体12の処理対象ガス通流孔18に入り、同孔18を通流する際に処理対象ガスF中のVOCが処理対象ガス通流孔18の内側面に吸着される。VOCが除去された処理対象ガスFは、VOC吸着体12を出て処理対象ガス排出ダクト46に入り、図示しない適切な排出先に排出される。
【0049】
一方、VOCが蓄積されたVOC除害装置10を再生するための再生ガスHが供給されたVOC吸着体12(図中、右端)では、高温(例えば300℃)の再生ガスHが処理対象ガス通流孔18を通流することにより、熱せられた当該処理対象ガス通流孔18の内壁面からVOCが再び分離して再生ガスHとともに排出される。
【0050】
また、再生ガスHを高温にすることにより、従来のロータリー式VOC除害装置の場合よりもさらにVOCの濃縮度を高めることができる。例えば、1本のVOC吸着体12に供給する再生ガスHの量を、同じく1本のVOCに供給する処理対象ガスFの量の1/10にすると、再生ガスH中のVOCの濃縮度はほぼ10倍になる。
【0051】
ここで、本実施例のVOC除害装置10では、複数のVOC吸着体12に対する処理対象ガスFまたは再生ガスHの切り換えをバルブやダンパ等のガス切換装置16で行うようになっている。このため、従来のロータリー式VOC除害装置における、仕切板3a、3bの端面と、VOC吸着ロータ7の摺接面との「隙間」のように、VOCを含む処理対象ガスFがリークする原因が生じることなく、ダンパやバルブ等を用いて気密的に処理対象ガスFおよび再生ガスHを切り換えることができる。したがって、VOCを含む処理対象ガスFのリークをゼロにすることができる。
【0052】
加えて、ダンパやバルブは気密部材に耐熱度の高い(例えば、上述のように300℃)材料を使用することができるので、従来よりも再生ガスHの温度を上げることによって、VOC吸着体12からのVOCの分離効率を高めることができるようになり、当該VOC吸着体12からVOCを分離し損ねるおそれをより低減して、VOC除害装置10のVOC除去効率が低下するのを回避できる。また、VOC吸着体12から分離して再生ガスHに移るVOCの濃縮度を高めることができる。
【0053】
VOC吸着体12から排出された、VOCを含む再生ガスH(上述のように、300℃でVOC吸着体12に供給された再生ガスHは、この段階で約200℃まで温度が低下している。)は、必要に応じて設けられる熱交換器32を通過して昇温され、然る後、燃焼炉22のVOC燃焼用空間40に導入される。
【0054】
これにより、燃焼炉22に供給される再生ガスHを昇温させて、当該燃焼炉22内の温度を高くすることができるので、後述するように、燃焼炉22に供給されるVOCをより確実に自燃させることができるようになる。なお、既に述べたように、熱交換器32は燃焼用空気供給ダクト30に取り付けてもよく、この場合も燃焼用空気Aを高温にして燃焼炉22内の温度を高くすることができるので、自燃の可能性を高めることができる。
【0055】
VOC燃焼用空間40は、予めヒータ44によってVOCの燃焼可能温度にされていることから、当該空間40に導入された処理対象ガスF中のVOCは、燃焼用空気供給ダクト30を介して供給された燃焼用空気A(燃焼用空気供給ダクト30を設けない場合には、例えば、燃料バーナの燃料燃焼用空気とともに燃焼用空気Aを供給することが考えられる。また、再生ガス循環ダクト20における燃焼炉22とは異なる位置に燃焼用空気Aを供給することも考えられる。)によって燃焼し、二酸化炭素や水等の無害かつ無臭の物質に分解される。
【0056】
本実施例のVOC除害装置10では、上述のように、VOC吸着体12から分離して再生ガスHに移るVOCの濃縮度を高めることができるので、再生ガスH中のVOCを連続して「自燃」(ヒータ44等による熱量の追加を必要とせず、先に燃焼したVOCからの燃焼熱によって後からのVOCに着火できるような状態が連続して生じる状態となること)させることができる。
【0057】
濃縮度を高めたVOCを自燃させると、燃焼炉22から排出された再生ガスHの温度はガス切換装置16の耐熱温度を超えて、例えば700℃にまで達してしまう。そこで、燃焼炉22の下流側に設けた水添加装置24から、当該排出された再生ガスHに対して水Wを噴射することにより、噴射した水Wの気化熱で再生ガスHの温度をガス切換装置16(あるいは再生ガス供給装置14を構成し、再生ガスHに接する機器の中で最も耐熱温度の低い機器)に適した温度まで下げるとともに、再生ガスHに水蒸気を添加することができる。つまり、捕集したVOCを燃料にして水Wを気化させることができるので、再生ガスHの温度をガス切換装置16あるいは他の機器の耐熱温度よりもさらに低い温度まで(つまり、不所望に低い温度まで)低下させることなく、かつ、装置外からの熱源も必要とすることなく、再生ガスHに水蒸気を添加できるようになる。
【0058】
水添加装置24を通って適切な温度まで冷却されるとともに、水蒸気が添加された再生ガスHは、再生ガス循環ファン26を通って再びVOC吸着体12に供給されるとともに、その一部が再生ガス排出ダクト28を介して再生ガス循環ダクト20および/または燃焼用空気供給ダクト30に取り付けられた熱交換器32を通過した後、処理対象ガス排出ダクト46を通って排出される。
【0059】
再生ガスHに水蒸気を添加することにより、VOC吸着体12からのVOCの分離効率をさらに高めることができるだけでなく、VOC吸着体12に導入される再生ガスH中の酸素量が少ない状態を維持しつつ(燃焼炉22におけるVOCの燃焼により、酸素はほぼ使い尽くされている。)水蒸気量を高めることにより、VOCが濃縮されても、その濃度が爆発下限濃度を超えないようにすることができる。
【0060】
以上のように、本実施例のVOC除害装置10によれば、VOCを含む処理対象ガスFのリークをほぼゼロにすることができるとともに、VOC吸着体12からVOCを分離させる再生ガスHの温度を高めてVOCの濃縮度を当該VOCが連続して自燃できる程度まで高めることにより、再生ガスHの温度を不所望に低い温度まで低下させることなく、かつ、装置外からの熱源も必要とすることなく、再生ガスHに水蒸気を添加できるVOC除害装置を提供することができた。
【0061】
なお、上記実施例のVOC除害装置10では、各VOC吸着体12は、処理対象ガスFが供給される「VOC吸着工程」と、高温の再生ガスHが供給されて吸着されたVOCを分離する「再生工程」とを繰り返すようになっているが、再生ガスHによってVOCを分離した(つまり、「再生工程」を終えた)後のVOC吸着体12に常温の冷却用空気CAを通流させることにより、再生ガスHによって熱せられたVOC吸着体12を冷却させる「冷却工程」を追加することにより、VOCの吸着能力を回復させた状態で、VOC吸着体12を再び「VOC吸着工程」に使用するようにしてもよい(この場合、ガス切換装置16としては、図4に示すような態様が考えられる。また、使用済みの冷却用空気CAにはVOCが若干混じるおそれがあるので、当該冷却用空気CAを燃焼用空気Aとして燃焼炉22に供給してもよい。)。
【0062】
このように、上記実施例では、「再生工程」が終わった直後の高温のVOC吸着体12に処理対象ガスFを供給しても、当該VOC吸着体12が処理対象ガスFによって冷やされるまでの間は所定のVOC吸着能力を発揮できないおそれがあったが、「再生工程」の後に「冷却工程」を追加することにより、VOC吸着体12が「VOC吸着工程」に戻った直後から、当該VOC吸着体12の吸着能力を十分に発揮させることができるようになる。
【符号の説明】
【0063】
10…VOC除害装置
11…ハウジング
12…VOC吸着体
13…断熱材
14…再生ガス供給装置
16…ガス切換装置
18…処理対象ガス通流孔
20…再生ガス循環ダクト
22…燃焼炉
24…水添加装置
26…再生ガス循環ファン
28…再生ガス排出ダクト
30…燃焼用空気供給ダクト
32…熱交換器
34…フィルター
40…VOC燃焼用空間
42…炉本体
44…ヒータ
46…処理対象ガス排出ダクト
48…処理対象ガス供給ダクト
50…排出ダンパ


【特許請求の範囲】
【請求項1】
VOCを含む処理対象ガスを通流させる処理対象ガス通流孔が形成されており、前記処理対象ガス通流孔を通流する処理対象ガスから前記VOCを吸着除去する複数のVOC吸着体と、
前記VOC吸着体を個別に収納し、該VOC吸着体の前後に個別空間が設けられた2以上の個別収納空間を有するハウジングと、
加熱された再生ガスを前記VOC吸着体に供給する再生ガス供給装置と、
前記個別空間内に個別に配設され、又は前記個別空間に個別に接続され、前記処理対象ガスと前記加熱された再生ガスとの通流を交互に切り換え且つ前記複数のVOC吸着体に対して順次前記処理対象ガス通流孔に通流させるガス切換装置と、
排気側の前記個別空間に接続され、前記VOC吸着体を通過してVOCが吸着除去されてVOCを殆ど含まない処理対象ガスを大気放出する処理対象ガス排出ダクトとを備えており、
前記再生ガス供給装置は、
前記ガス切換装置及び前記個別空間を介してその両端が前記各VOC吸着体における前記処理対象ガス通流孔の両端にそれぞれ接続されて前記再生ガスを循環させる再生ガス循環ダクトと、
前記再生ガス循環ダクトに取り付けられており、前記ガス切換装置の切り替えによって前記VOC吸着体を通流し、処理対象ガスの通流時に吸着したVOCを脱離させてこれを含有する前記再生ガスを受け入れ、導入した酸素によって前記VOCを燃焼させる燃焼炉と、
前記再生ガス循環ダクトに取り付けられた再生ガス循環ファンと、
前記再生ガス循環ファンの噴出し側にて前記再生ガス循環ダクトと前記処理対象ガス排出ダクトとを繋ぎ、前記再生ガス循環ダクトを流れるVOCを殆ど含まない前記再生ガスの一部を前記処理対象ガス排出ダクトに流す再生ガス排出ダクトとを備えていることを特徴とするVOC除害装置。
【請求項2】
前記再生ガス供給装置は、前記再生ガス循環ダクトにおける前記燃焼炉の下流側に取り付けられており、前記燃焼炉から排出され、前記VOCの燃焼熱で高温になった前記再生ガスに水を添加する水添加装置を更に備えていることを特徴とする請求項1に記載のVOC除害装置。
【請求項3】
前記再生ガス供給装置は、前記再生ガス排出ダクトと、前記VOC吸着体の脱離VOC含有再生ガスの出口側の前記再生ガス循環ダクトを流れる前記処理対象ガス、及び前記再生ガスが通流して熱交換を行う熱交換器とを更に備えていることを特徴とする請求項1または2に記載のVOC除害装置。
【請求項4】
前記再生ガス供給装置は、前記再生ガス排出ダクトと、前記燃焼炉に酸素源としての燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給ダクトを流れる前記処理対象ガス、及び前記再生ガスが通流して熱交換を行う熱交換器とを更に備えていることを特徴とする請求項1または2に記載のVOC除害装置。


【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate


【公開番号】特開2012−223293(P2012−223293A)
【公開日】平成24年11月15日(2012.11.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−92356(P2011−92356)
【出願日】平成23年4月18日(2011.4.18)
【出願人】(592010106)カンケンテクノ株式会社 (27)
【Fターム(参考)】