(57)【要約】【課題】  気液接触方式の不純物除去装置において，サイズをコンパクトにし，圧力損失を低減する。【解決手段】  チャンバ３内に，上流側に親水性素材からなる気液接触材１１を有し，下流側に親水性エリミネータ２１を有する処理部５を配置し，給水部３１によって気液接触材１１に供給された水の一部が，気液接触材１１を経由して親水性エリミネータ２１に供給されるように，気液接触材１１と親水性エリミネータ２１との間の距離を設定する。気液接触材１１のみならず，親水性エリミネータ２１によっても気液接触によって処理空気中の可溶ガスが吸収，除去される。したがって，その分気液接触材１１の負担が軽減され，全体としてサイズがコンパクトになる。【選択図】  図１
2006341194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気液接触によって処理空気中の可溶性ガスを吸収除去する装置であって，
前記処理空気をその内部で上流から下流に流通させることが可能なチャンバと，
前記チャンバ内に収容され，上流側に親水性素材からなる気液接触材を有し，下流側に親水性エリミネータを有する処理部と，
前記気液接触材に水を供給する給水部と，
を有し，
前記気液接触材に供給された水の一部が，当該気液接触材を経由して前記親水性エリミネータに供給されるように構成されたことを特徴とする，不純物除去装置。
【請求項２】
前記気液接触材は，親水性材料で形成された複数の波板が，垂直に立てられた状態でチャンバ内の幅方向に並列して配置され，かつ，
波板における突条部及び溝部が下流側に向けて斜め下方に向けられた第１の波板と，波板における突条部及び溝部が上流側に向けて斜め下方に向けられた第２の波板とが，交互に配置されていることを特徴とする，請求項１に記載の不純物除去装置。
【請求項３】
前記第１の波板における突条部及び溝部の斜め下方の俯角は１０°〜８０°であり，前記第２の波板における突条部及び溝部の斜め下方の俯角は１０°〜８０°であることを特徴とする，請求項２記載の不純物除去装置。
【請求項４】
前記各波板における突条部の頂上部と溝部の底部との間の高さは３〜１５ｍｍであり，かつ隣り合う突条部の頂上部間の長さは５〜３０ｍｍであることを特徴とする，請求項２又は３に記載の不純物除去装置。
【請求項５】
前記気液接触材の下流側端部と親水性エリミネータの上流側端部とが接していることを特徴とする，請求項１〜４のいずれかに記載の不純物除去装置。
【請求項６】
前記気液接触材の下流側端部と親水性エリミネータの上流側端部との間の距離は，１〜５０ｍｍであることを特徴とする，請求項１〜４のいずれかに記載の不純物除去装置。
【請求項７】
前記給水部は，気液接触材の上部から気液接触材に水を直接給水するものであることを特徴とする，請求項１〜６のいずれかに記載の不純物除去装置。
【請求項８】
前記給水部は，気液接触材の上流側から気液接触材に水を噴霧するものであることを特徴とする，請求項１〜６のいずれかに記載の不純物除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，気液接触によって処理空気中の可溶性ガスを吸収除去する不純物除去装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から，可溶性ガスを気液接触によって除去する方法には以下のようなものが提案されている。
（１）処理空気に直接水を噴霧することで，噴霧水滴との気液接触を行いガスを噴霧水中に吸収除去する方法（特許文献１参照）。この方法においては，噴霧水は，処理風洞内の下流に設置されたエリミネータによって捕獲除去され回収されるようになっている。
（２）気液接触面積をより大きくする目的で通気性のある充填材を上記（１）の方法に追加した方式（特許文献２参照）。これは，上記（１）の方法より，確実に気液接触面積を大きくできることから装置のコンパクト化が可能な手段である。ただし，本方式においても，充填材からの水滴の飛撒があるため，下流側へのエリミネータの設置は必須である。
（３）上記（２）の方式をさらにコンパクト化する方式として，金属性ハニカムを充填材として使用し，圧力損失の低減を図った方法（特許文献３参照）。この方法においては，充填材の上部から直配給水することで水の噴霧部分をなくし，装置のさらなるコンパクト化が可能になっている。ただし，充填材からの水滴の飛撒があるため，下流側へのエリミネータの設置は必須である。
（４）上記（３）の方式をさらにコンパクト化する方法として，気液接触目的で使用していた充填材を用いず，エリミネータ自体に気液接触の機能を持たせた方式がある（特許文献４参照）。親水性の素材で構成されたエリミネータを採用することで，エリミネータ表面に水膜を形成しガスを吸収除去，さらに本構造体自身がエリミネータ機能を有しているために飛散水は防止できるというものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−０３５５２４号公報
【特許文献２】特開２００２−００５４７４号公報
【特許文献３】特開２００３−２２２３６３号公報
【特許文献４】特開平０９−２３９２２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで気液接触法によって，気中に存在する可溶性ガスの除去においては次のような要件が満足される必要がある。
まず絶対必要な機能としては，気液接触面積×接触時間をより大きくすることでガス吸収率を高くできること。処理エリア下流側への水滴の飛散を防止できること。また望ましい機能及び性能としては，送風圧力損失が低いこと。そして給水量（循環水量）がなるべく少ないことが挙げられる。
【０００５】
以上の条件に照らして前記した従来技術を検討すると，まず特開２００２−０３５５２４号公報に開示された技術では，気液接触面積×処理時間を大きくするためには，装置は大型でかつ循環水量も多くなるという問題があり，設置スペースの制約，装置コスト削減，運転コスト・エネルギー削減の要求が強くなるに従い，かかる技術を採用するのは難しくなっている。
また特開２００２−００５４７４号公報，特開２００３−２２２３６３号公報に開示された技術では，充填材の採用によって循環水量の削減は達成できるが，下流側に水滴飛散防止のエリミネータを別途設置する必要があり，コンパクト化に限界がある。
そして特開平０９−２３９２２４号公報においては，気液接触機能を全てエリミネータに持たせているために，圧力損失の削減に限界がある。なぜならば，エリミネータは原理的に慣性衝突により飛散水滴を捕獲するために，通風抵抗が単なる充填材に比べて高いからである。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり，気液接触によって可溶性ガスを処理空気から除去するための装置において，従来よりもコンパクト化，圧力損失の低減を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため，本発明の不純物除去装置においては，処理空気をその内部で上流から下流に流通させることが可能なチャンバ内に，上流側に親水性素材からなる気液接触材を有し，下流側に親水性エリミネータを有する処理部と，前記気液接触材に水を供給する給水部とを有し，さらに前記気液接触材に供給された水の一部が，当該気液接触材を経由して前記親水性エリミネータに供給されるように構成されている。
【０００８】
このように本発明においては，まず上流側に親水性素材からなる気液接触材を有し，下流側にも親水性エリミネータを配置しているので，両者とも気液接触による可溶性ガスの除去機能を有し，圧力損失の大きいエリミネータは水滴の捕獲性能を満足できる最小の構成とすることが可能になる。したがってその分圧力損失を削減できる。また気液接触材についても，親水性エリミネータがガス除去機能を有しているので，その分削減できる。この結果処理部全体としては，従来よりもコンパクト化を図ることができ，しかも低圧損化が達成できる。そして気液接触材に供給された水の一部を，当該気液接触材を経由して前記親水性エリミネータに供給するように構成したので，気液接触材と親水性エリミネータの双方に独立して給水する必要はなく，したがってかかる点からも装置全体としての大きさをコンパクトにすることができる。
【０００９】
前記気液接触材は，親水性材料で形成された複数の波板が，垂直に立てられた状態でチャンバ内の幅方向に並列して配置され，かつ，波板における突条部及び溝部が下流側に向けて斜め下方に向けられた第１の波板と，波板における突条部及び溝部が上流側に向けて斜め下方に向けられた第２の波板とが，交互に配置されていることが好ましい。このように構成することで，気液接触材に供給された水のうち，第１の波板に対するものは，下流側の親水性エリミネータへと給水され，第２の波板に対するものは，気液接触材全体への配水に供される。すなわち，仮に突条部及び溝部が下流側に向けて斜め下方に向けられた第１の波板のみで構成すると，多くの水は下流端部側に流れてしまい，波板全体は濡れた状態になるが水の入れ替えが偏ることでガス除去性能は低下してしまう。この点波板における突条部及び溝部が下流側に向けて斜め下方に向けられた第１の波板と，波板における突条部及び溝部が上流側に向けて斜め下方に向けられた第２の波板とを，交互に配置すれば，突条部と突条部の交差部では水の流れが互いに逆向きのためぶつかり合い，その結果交差部周辺に多くの水を配水することができる。
【００１０】
前記第１の波板における突条部及び溝部の斜め下方の俯角は１０°〜８０°であり，前記第２の波板における突条部及び溝部の斜め下方の俯角は１０°〜８０°であることがよい。また前記各波板における突条部の頂上部と溝部の底部との間の高さ（「波」で言うところの振幅に相当）は３〜１５ｍｍであり，かつ隣り合う突条部の頂上部間の長さ（「波」で言うところの周期幅に相当）は５〜３０ｍｍがよい。
【００１１】
前記気液接触材の下流側端部と親水性エリミネータの上流側端部とが接していることが好ましいが，前記気液接触材の下流側端部と親水性エリミネータの上流側端部との間の距離が，１〜５０ｍｍであってもよい。
【００１２】
気液接触材に供給する給水部の構成は，例えば散水器によって気液接触材の上部から気液接触材に水を直接給水するものでもよく，また噴霧ノズルのように気液接触材の上流側から気液接触材に水を噴霧するものであってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば，気液接触によって可溶ガスを処理空気から除去するための装置において，従来よりもコンパクトにすることができ，しかも圧力損失の低減を図ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下，本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は，実施の形態にかかる不純物除去装置１の構成の概略を示しており，略角筒形状のチャンバ２の内部には，処理空気が流れる上流側から順に，入り口３，ＨＥＰＡフィルタなどのフィルタ４，処理部５，ファン６，出口７が設けられている。ファン６は，気密性を確保するための適宜のパネル材８によって支持されている。
【００１５】
処理部５は，親水性素材からなる気液接触材１１と，親水性エリミネータ２１とを有しており，本実施の形態においては，気液接触材１１の下流側端部と，親水性エリミネータ２１の上流側端部とは接触しており，これら両端部間の距離は０である。
【００１６】
気液接触材１１は，２種類の波板１２，１３から構成されている。すなわち図２に示したように，第１の波板である波板１２は，その突条部１２ａ及び溝部１２ｂが下流側に向けて斜め下方に向けられたものであり，第２の波板である波板１３は，その突条部１３ａ及び溝部１３ｂが上流側に向けて斜め下方に向けられたものである。そしてこれらの波板１２，１３は，垂直に立てられた状態でチャンバ２内の幅方向に複数並列して配置され，かつ波板１２と波板１３とは交互に配置されている。そして気液接触材１１の気流方向の長さＭは，１５０ｍｍに設定されている。
【００１７】
波板１２，１３は親水性の材料から構成されており，その一例としては，例えばポリエステル繊維の不織布をプレス成形し，シリカを添着したものを使用できる。もちろんその他各種の親水性素材を使用することが可能である。波板１２，１３自体の厚みは，０．５ｍｍ程度である。
【００１８】
また本実施の形態においては，図３に示したように，波板１２における突条部１２ａ及び溝部１２ｂの斜め下方の俯角θ１は，３０℃に設定されており，また波板１３における突条部１３ａ及び溝部１３ｂの斜め下方の俯角θ２も，３０℃に設定されている。これら俯角θ１，θ２は，１０°〜８０°の範囲で任意に設定できる。
【００１９】
さらに図４に示したように，波板１２における突条部１２ａの頂上部と溝部１２ｂの底部との間の高さｈは５ｍｍに設定され，隣り合う突条部の頂上部間の長さλは１５ｍｍに設定されている。高さｈは３〜１５ｍｍの範囲が好ましく，長さλは５〜３０ｍｍの範囲が好ましい。
【００２０】
一方，親水性エリミネータ２１は，図１，図２に示したように，親水性材料をいわゆるつづら折りしてなるプレート２２を垂直に立てて，気流と平行となるように，チャンバ２内に複数枚設置されて構成されている。親水性材料としては，例えばポリエステル繊維の不織布をプレス成形し，シリカを添着したものを使用できる。もちろんその他各種の親水性を有する材料を使用することが可能である。プレート２２自体の厚みは，１．０ｍｍ程度である。また親水性エリミネータ２１の気流方向の長さＮは，６０ｍｍに設定されている。
【００２１】
図１に示したように，気液接触材１１の上方に水，例えば純水を供給する給水部３１は，本実施の形態では散水器を使用している。給水部３１から給水された水は，波板１２に供給されたものについては，図５に示したように波板１２の突条部１２ａ，溝部１２ｂの表面を伝って下降していくが，突条部１２ａ及び溝部１２ｂは，下流側に俯角がつけられているので，その一部が後方へも流れていき，親水性エリミネータ２１に供給される。一方波板１３に供給されたものについては，図６に示したように波板１３の突条部１３ａ，溝部１３ｂの表面を伝って下降していくが，突条部１３ａ及び溝部１３ｂは，上流側に俯角がつけられているので，その一部が前方へも流れていく。そして波板１２，１３はいずれも親水性材料によって構成されているので，波板１２，１３の表面全体は薄い水の膜に覆われており，常に濡れた状態となっている。
【００２２】
供給する水は，処理部５の下面に設置された受容部３２からポンプ３３でくみ上げ，供給管３４から給水部３１に供給されるようになっており，また気液接触材１１，親水性エリミネータ２１を伝って落下してきた水は，この受容部３２によって受け止められる。したがって，気液接触材１１に供給される水は，循環している。但し，蒸発などによって不足した分など，必要に応じて補給管３５によって受容部３２に補給される。また受容部３２内の水は，適宜排水管３６から循環系外に排水可能である。
【００２３】
本実施の形態にかかる不純物除去装置１は，以上の構成を有しており，処理空気がチャンバ２内に導入されると，フィルタ４で塵埃等が除去された後，まず気液接触材１１を通過する。気液接触材１１を構成する波板１２，１３の表面は，既述したように常に濡れた状態となっているから，波板１２，１３の突条部１２ａ，１３ａ，溝部１２ａ，１２ｂによって構成される空気の流路表面は常に水の薄い膜によって覆われ，処理空気が当該流路を流れる際に，前記表面の水と接触して，可溶ガスは当該水によって吸収，除去される。
【００２４】
そして気液接触材１１を通過した空気は，今度は親水性エリミネータ２１に慣性衝突する。このとき親水性エリミネータ２１のプレート２２も気液接触材１１の波板１２を伝ってきた水によって，その表面が濡れているため，処理空気中の可溶性ガスは，親水性エリミネータ２１で保持された水との気液接触によって，吸収，除去される。もちろん親水性エリミネータ２１自体は，エリミネータとして機能しているから，も気液接触材１１から飛散した液滴を受け止め，後方へ飛散させることはない。
【００２５】
以上のようにして気液接触材１１と親水性エリミネータ２１とによって可溶ガスが除去された空気は，清浄空気としてファン６によって出口７からチャンバ外へと導出される。
【００２６】
このように本実施の形態にかかる不純物除去装置１では，後方への液滴，ミストの飛散防止を担っている親水性エリミネータ２１自体も可溶性ガスの除去効果を有しているので，気液接触材１１自体の負担を軽減させることができ，その分気液接触材１１の気流方向の長さを短縮することができる。また親水性エリミネータ２１も，最小限水滴の捕獲性能を有するもので足り，その分圧力損失の低減が図れる。
【００２７】
さらに親水性エリミネータ２１への給水については，気液接触材１１に供給された水の一部が使用されているので，敢えて独立して親水性エリミネータ２１に供給する必要はなく，その分給水部を省略でき，またポンプも別途も受ける必要はない。したがってかかる点からも装置全体がコンパクトになっている。
【００２８】
なお前記実施の形態では，給水部３１として散水器を使用したが，これに代えて噴霧ノズルを気液接触材１１の上流側に設置して，気液接触材１１に向けて水を噴霧するものを使用してもよい。
【００２９】
また前記実施の形態では，気液接触材１１の下流側端部と，親水性エリミネータ２１の上流側端部とが接触するように，気液接触材１１と親水性エリミネータ２１との間の距離は０にしていたが，適宜両者の間に距離をおいてこれらを設置してもよい。すなわち図７に示したように，気液接触材１１の下流側端部と，親水性エリミネータ２１の上流側端部との間の距離をＬとすると，Ｌ＝１〜５０ｍｍの範囲で両者を設置してもよい。
【００３０】
より詳述すると，
（１）給水を気液接触材１１の上部から行い，かつ気液接触材１１内部通過平均風速が３ｍ／ｓ未満の場合：
Ｌ＝２ｍｍ以内とする。但し気液接触材１１の構造として，その下流端部側に少なくとも５〜１０％程度の循環水が到達できる構造とするのがよい。
（２）給水を気液接触材１１の上部から行い，かつ気液接触材１１内部通過平均風速が３ｍ／ｓ以上の場合：
通過風速が速くなると気液接触材１１の下流端部からの飛散水が多くなることから，親水性エリミネータ２１との間隔を上記（１）の場合より長くしても親水性エリミネータ２１の表面は親水可能となる。但し，飛散水の落下角度（垂直方向に対して下流側に飛散する角度）が比較的小さいことから，Ｌ＝２０ｍｍ以内が好ましい。これ以上長くすると，親水性エリミネータ２１上部側への給水量が減り，水の入れ替えが極端に少なくなってガス除去性能に影響が出るためである。
（３）給水が，気液接触材１１の上流側からの噴霧方式の場合：
この場合は，噴霧水の一部は気液接触材１１で捕獲されずに直接下流側の親水性エリミネータ２１に到達できることから，親水性エリミネータ２１と気液接触材１１との間の設置間隔には制限はなくなるが，装置のコンパクト化を考慮した場合，より短いのが望ましいことには変わりない。
【実施例】
【００３１】
次に上記本実施の形態にかかる不純物除去装置１を実際に運転した際の結果について説明する。
まず処理条件としては，単位処理空気当たりの給水量Ｌ／Ｇ（Ｌ：補給水の質量，Ｇ：処理空気の質量）が０．０５，処理風速を２．５ｍとした。
圧力損失＝１０５Ｐａ
飽和効率＝９５％（飽和効率は，気液接触効率を示す一つの指標で，この
数値が高いほどガス除去性能も高いことを意味する。）
装置サイズ（気流方向）＝０．３ｍ
【００３２】
一方，特許文献１〜４に公表されている各性能は以下のようになっている
圧力損失  ２００〜４６０Ｐａ（エリミネータの圧損含む）ａｔ２．５ｍ／ｓ換算
飽和効率  ９１〜９６％
装置サイズ（気流方向）＝１〜３．５ｍ
【００３３】
このように，実施の形態にかかる不純物除去装置１は，圧力損失と装置サイズに関して，従来技術に対して大幅削減を達成した。一方，飽和効率においては同等である。したがって本発明によれば，設置スペースおよび装置コストの削減と送風動力エネルギーおよびコストの大幅削減を達成することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は，可溶性ガスを除去し，かつ水滴やミストを処理後の空気に排出させないことから，例えば半導体工場や精密部品工場などに清浄空気を供給する際に特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施の形態にかかる不純物除去装置の構成の概略を示す説明図である。
【図２】実施の形態にかかる不純物除去装置における処理部の斜視図である。
【図３】２種類の波板における突条部の俯角を示す説明図である。
【図４】波板の突条部間の距離と突条部と溝部との間の高さを示す説明図である。
【図５】第１の波板における水の流れを示す説明図である。
【図６】第２の波板における水の流れを示す説明図である。
【図７】気液接触材と親水性エリミネータとの間の距離を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    不純物除去装置
２    チャンバ
５    処理部
１１    気液接触材
１２，１３    波板
１２ａ，１３ａ    突条部
１２ｂ，１３ｂ    溝部
２１    親水性エリミネータ
３１    給水部
【図１】
2006341194.tif 000003
【図２】
2006341194.tif 000004
【図３】
2006341194.tif 000005
【図４】
2006341194.tif 000006
【図５】
2006341194.tif 000007
【図６】
2006341194.tif 000008
【図７】
2006341194.tif 000009