(57)【要約】【課題】  緊急停止後の再起動などにおける燃焼触媒の過熱を抑制できるガス浄化装置を提供する。【解決手段】  吸着部５の容器３内に充填された吸着部材１の冷却領域２９に位置する部分を通過した冷却用ガスを加熱用熱交換器１７に導く冷却用ガス流路３５と、加熱用熱交換器１７で加熱された冷却用ガスを脱離用ガスとして、吸着部材１の脱離領域２７に位置する部分に導く脱離用ガス流路３３との間に、加熱用熱交換器１７を通さずに、冷却用ガス流路３５を通流するガスを脱離用ガス流路３３に通流させるバイパス流路４７を設け、バイパス流路４７に、バイパス流路４７内のガスの通流を制御する弁４９を設け、さらに、燃焼触媒１３を内蔵する燃焼器１５で生じた燃焼排ガスの温度を検出する温度検出手段５１を設け、温度検出手段５１で検出した温度に応じて弁４９の開閉を制御する構成とする。【選択図】        図１
2006297191.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理ガス中の処理対象物質を吸着可能な柱状または盤状の多孔質の吸着部材を有し、中心軸を回転軸として該吸着部材を回転可能な吸着部と、前記吸着部材を回転させる駆動手段と、前記吸着部材の端面に対して設けられ、前記吸着部材を、被処理ガスが通過することで被処理ガス中の処理対象物質を該吸着部材に吸着させる吸着領域、脱離用ガスが通過することで該吸着部材に吸着した処理対象物質を脱離させる脱離領域、及び、冷却用ガスが通過することで該吸着部材の冷却を行う冷却領域に区分し、前記吸着部材が回転したとき、前記吸着部材の区分された各部分を吸着領域、脱離領域及び冷却領域の順に循環させるための仕切部と、前記冷却領域を通過した冷却用ガスを加熱する加熱用熱交換器と、該加熱用熱交換器に冷却用ガスを導く冷却用ガス流路と、前記加熱用熱交換器で加熱された冷却用ガスを脱離用ガスとして前記脱離領域に導く脱離用ガス流路と、前記脱離領域を通過した脱離用ガスに含まれる処理対象物質を燃焼触媒によって燃焼させる燃焼器とを備えたガス浄化装置であり、
前記加熱用熱交換器は、前記燃焼器で生じた燃焼排ガスと前記冷却領域からの冷却用ガスとの間で熱交換を行い、前記冷却用ガス流路を通流する冷却用ガスを、前記加熱用熱交換器を通さずに前記脱離用ガス流路に導くバイパス流路と、該バイパス流路内のガスの通流を制御する弁と、前記燃焼器で生じた燃焼排ガスの温度を検出する温度検出手段とを有し、該温度検出手段で検出した温度に応じて前記弁の開閉を制御してなることを特徴とするガス浄化装置。
【請求項２】
前記温度検出手段で検出した温度が、前記燃焼器の燃焼触媒の耐熱温度以下で設定された第１の設定温度以上になると前記弁を開き、第１の設定温度よりも低い温度で設定された第２の設定温度以下になると前記弁を閉じてなることを特徴とする請求項１に記載のガス浄化装置。
【請求項３】
前記燃焼器に導かれる脱離用ガスと該燃焼器で生じた燃焼排ガスとの間で熱交換を行って前記燃焼器に導かれる脱離用ガスの予熱を行う予熱用熱交換器を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のガス浄化装置。
【請求項４】
前記冷却領域は、冷却用ガスとして、被処理ガスの一部を用いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理ガスに含まれる処理対象物質を吸着して被処理ガスから除去し、この吸着した処理対象物質を脱離後、燃焼触媒を利用して焼却するガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被処理ガスに含まれる処理対象物質を吸着して被処理ガスから除去するガス浄化装置として、柱状または盤状の多孔質の吸着部材の一部分に被処理ガスを通過させることで、被処理ガスに含まれる処理対象物質を吸着し、吸着部材を回転させることで、処理対象物質を吸着させた吸着部材の部分に今度は脱離用ガスを通過させ、吸着した処理対象物質を脱離させる吸着部を備えたガス浄化装置が提案されている。さらに、脱離用ガスによって吸着部材から脱離した処理対象物質は燃焼器で燃焼処理されるが、燃焼器としては、処理対象物質の種類などに応じて燃焼触媒を用いた燃焼器（例えば、特許文献１、２参照）や、蓄熱式の燃焼器（例えば、特許文献３参照）などが用いられている。
【０００３】
これらのガス浄化装置の吸着部材に用いられている吸着材は、所定の吸着温度で被処理ガスに含まれる処理対象物質を吸着し、吸着温度よりも高い脱離温度で吸着した処理対象物質を脱離するものである。このため、脱離用ガスは、この脱離温度となるように加熱されたガスであり、この脱離用ガスの加熱は、燃焼器で生じた燃焼排ガスの熱が利用されるようになっている。また、脱離用ガスで脱離温度となった吸着部材を吸着温度に冷却するため冷却用ガスを吸着部材に通過させて冷却している（例えば、特許文献２、３参照）。脱離用ガスとしては、大気を冷却用ガスとして吸着部材を通過させた後、加熱して脱離用ガスとして用いる場合（例えば、特許文献２参照）、被処理ガスの一部を冷却用ガスとして吸着部材を通過させた後、加熱して脱離用ガスとして用いる場合（例えば、特許文献３参照）などがある。
【０００４】
このようなガス浄化装置は、吸着部で処理対象物質を吸着することにより、処理対象物質を濃縮することができる。そして、処理対象物質を燃焼触媒で燃焼させる場合、被処理ガス中の処理対象物質の濃度が比較的低くても、処理対象物質を濃縮することができることにより、燃焼器で自己燃焼によって処理対象物質の焼却処理が可能となる。また、脱離用ガスの加熱などに、燃焼器で発生する熱量を再利用するため、運転費用の中でも比重の大きな補助燃料費を始動時の予熱のみとすることができ、運転費用を低減できる。また、処理対象物質の焼却処理系統でのガス流量を低減できるので、燃焼器の小型化、安全性の向上を図れるなどの利点もあり、比較的小規模な処理対象物質の発生源となるような設備や装置類などにおける浄化処理設備も含め広範囲に活用されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１２３５２９号公報（第２−３頁、第１図）
【特許文献２】特開平１０−２４２１５号公報（第５頁、第６図）
【特許文献３】特開２００１−３１０１１１号公報（第３−４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、通常、ガス浄化装置の運転を停止する場合、装置本体や被処理ガスの流路や配管系統などを掃気した後に停止する手順で運転の停止が行われる。しかし、ガス浄化装置本体または処理対象物質の発生源となるような設備や装置類のトラブルなどによってガス浄化装置が緊急停止した場合、吸着部内の吸着部材が、ガス浄化装置の被処理ガスの流路や配管系統内などに残留する処理対象物質を吸着して保持してしまうため、ガス浄化装置を再起動させたときに、一時的に通常よりも多量の処理対象物質が吸着部材から脱離し、燃焼器に流入することになる。このため、燃焼器が燃焼触媒を利用して処理対象物質を焼却処理するものである場合、この燃焼器の燃焼触媒が過熱し、燃焼触媒の寿命低下や、場合によっては焼損するといった問題が生じる可能性がある。したがって、緊急停止後の再起動などにおける燃焼触媒の過熱を抑制できるガス浄化装置が必要とされている。
【０００７】
本発明の課題は、緊急停止後の再起動などにおける燃焼触媒の過熱を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のガス浄化装置は、被処理ガス中の処理対象物質を吸着する柱状または盤状の多孔質の吸着部材を有し、中心軸を回転軸としてこの吸着部材を回転可能な吸着部と、吸着部材を回転させる駆動手段と、吸着部材の端面に対して設けられ、吸着部材を、被処理ガスが通過することで被処理ガス中の処理対象物質をこの吸着部材に吸着させる吸着領域、脱離用ガスが通過することでこの吸着部材に吸着した処理対象物質を脱離させる脱離領域、及び、冷却用ガスが通過することでこの吸着部材の冷却を行う冷却領域に区分し、吸着部材が回転したとき、吸着部材の区分された各部分を吸着領域、脱離領域及び冷却領域の順に循環させるための仕切部と、冷却領域を通過した冷却用ガスを加熱する加熱用熱交換器と、この加熱用熱交換器に冷却用ガスを導く冷却用ガス流路と、加熱用熱交換器で加熱された冷却用ガスを脱離用ガスとして脱離領域に導く脱離用ガス流路と、脱離領域を通過した脱離用ガスに含まれる処理対象物質を燃焼触媒によって燃焼させる燃焼器とを備えたガス浄化装置であり、加熱用熱交換器は、燃焼器で生じた燃焼排ガスと冷却領域からの冷却用ガスとの間で熱交換を行い、冷却用ガス流路を通流する冷却用ガスを、加熱用熱交換器を通さずに脱離用ガス流路に導くバイパス流路と、このバイパス流路内のガスの通流を制御する弁と、燃焼器で生じた燃焼排ガスの温度を検出する温度検出手段とを有し、この温度検出手段で検出した温度に応じて弁の開閉を制御する構成とすることにより上記課題を解決する。
【０００９】
このような構成とすれば、温度検出手段で検出した温度が、燃焼器の燃焼触媒の耐熱温度以下で設定された第１の設定温度以上になると弁を開くように制御することで、緊急停止後などに、吸着部内の吸着部材が、ガス浄化装置の被処理ガスの流路や配管系統内などに残留する処理対象物質を吸着して保持してしまい、ガス浄化装置を再起動させたときに、一時的に通常よりも多量の処理対象物質が吸着部材から脱離して燃焼器に流入しても、燃焼器で生じた燃焼排ガスの温度が上昇すると、バイパス流路の弁が開き、脱離用ガスの加熱が行われなくなる。このため、吸着部材に吸着した処理対象物質の脱離が抑制され、燃焼器に流入する処理対象物質の量が低減し、燃焼器の温度上昇が抑制される。したがって、緊急停止後の再起動などにおける燃焼触媒の過熱を抑制できる。
【００１０】
さらに、第１の設定温度よりも低い温度で設定された第２の設定温度以下になると弁を閉じれば、通常通り加熱用熱交換器での脱離用ガスの加熱が行われ、脱離用ガスによる吸着部材に吸着した処理対象物質の脱離が行われる定常運転に戻すことができる。
【００１１】
また、燃焼器に導かれる脱離用ガスとこの燃焼器で生じた燃焼排ガスとの間で熱交換を行って燃焼器に導かれる脱離用ガスの予熱を行う予熱用熱交換器を備えた構成とする。さらに、冷却領域は、冷却用ガスとして、被処理ガスの一部を用いる構成とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、緊急停止後の再起動などにおける燃焼触媒の過熱を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を適用してなるガス浄化装置の一実施形態について図１乃至図３を参照して説明する。図１は、本発明を適用してなるガス浄化装置の概略構成及び動作を模式的に示す斜視図である。図２は、本実施形態のガス浄化装置の緊急停止後の再起動の模擬試験における燃焼触媒の後流側の燃焼排ガスの温度の経時変化を、従来のガス浄化装置と比較して示す図である。図３は、本実施形態のガス浄化装置の緊急停止後の再起動の模擬試験における燃焼触媒の後流側の燃焼排ガスの温度の経時変化を、従来のガス浄化装置と比較して示す図である。なお、本実施形態では、例えば塗装や接着の工程などで発生する排ガスを被処理ガスとし、この被処理ガスに含まれる揮発性有機化合物(以下、ＶＯＣと略称する)を吸着部材に吸着し、吸着したＶＯＣを吸着部材から脱離して燃焼触媒にて焼却することで浄化処理を行うガス浄化装置を例として説明する。
【００１４】
本実施形態のガス浄化装置は、図１に示すように、円柱状または円盤状の吸着部材１を収容した円筒状の容器３などからなる吸着部５、吸着部５の容器３の両端部に取り付けられた仕切部となる円筒蓋形状のチェンバー７、９、吸着部５を回転駆動させるための駆動手段１１、燃焼触媒１３により燃焼を行う燃焼器１５、燃焼器１５で発生した熱で脱離用ガスを加熱する加熱用熱交換器１７などを備えている。さらに、本実施形態のガス浄化装置は、燃焼器１５で処理するガスの予熱を行う予熱用熱交換器１９、吸着部５に被処理ガスを引き込むための吸引ファン２１、吸着部５へ脱離用ガスを引き込むとともに吸着部５から出たガスを燃焼器１３へ送るための吸引ファン２３なども備えている。
【００１５】
吸着部５の容器３は、例えば直径が２４００ｍｍで長さが５００ｍｍといった大きさの両端が開口された円筒形状であり、内部に吸着部材１が充填されている。吸着部材１は、ゼオライト吸着材を担持した、例えば開口率約６５％のセラミックペーパーハニカムである。このような吸着部材１が、円筒状の容器３の軸方向には通気するが軸に対し垂直方向といったように、軸に交わる方向にはほとんど通気しないように容器３内に充填されている。吸着部５は、円筒形状の容器３の中心軸を回転軸として駆動手段１１によって回転駆動される。本実施形態の駆動手段１１は、モータ１１ａや、モータ１１ａの回転軸と容器３の外周面との間に掛け渡されたベルト１１ｂなどで形成されている。なお、駆動手段は、吸着部５を回転駆動できれば、様々な構成、機構のものを用いることができる。
【００１６】
片側の端部が閉塞された円筒蓋形状のチャンバー７、９は、チャンバー７、９の開口された側の端面を容器３が回転可能で容器３に密着した状態で、容器３の開口された両端面に取り付けられている。チャンバー７は、容器３の被処理ガスの出口側となる端面に、チャンバー９は、容器３の被処理ガスの入口側となる端面に、各々取り付けられている。チャンバー７は、円筒蓋形状のチャンバー７の中心から半径方向に沿って放射状に配設された３枚の仕切板７ａ、７ｂ、７ｃによって、吸着部材１を３つの領域に区分している。３枚の仕切板７ａ、７ｂ、７ｃは、チャンバー７の内部を断面積比で６０％、２０％及び２０％の３つの領域に分割している。
【００１７】
そして、仕切板７ａと仕切板７ｃによって区分された断面積比６０％の領域が吸着領域２５、仕切板７ａと仕切板７ｂによって区分された断面積比２０％の領域の一方が脱離領域２７、そして、仕切板７ｂと仕切板７ｃによって区分された断面積比２０％の領域の他方が冷却領域２９となる。チャンバー７の吸着領域２５に対応する部分には、浄化された被処理ガスが通流する浄化ガス管路３１が連結されている。浄化ガス管路３１のチャンバー７に連結された側と反対側の端部には、吸引ファン２１が連結されている。チャンバー７の脱離領域２７に対応する部分には、加熱用熱交換器１７からの脱離用ガスを脱離領域２７に導く脱離用ガス管路３３が連結されている。チャンバー７の冷却領域２９に対応する部分には、冷却領域２９からの冷却用ガスを加熱用熱交換器１７に導く冷却用ガス管路３５が連結されている。
【００１８】
一方、チャンバー９は、円筒蓋形状のチャンバー９の中心から半径方向に沿って放射状に配設された図示していない仕切板と仕切板９ａの２枚の仕切板を有している。チャンバー９の図示していない仕切板は、チャンバー７の仕切板７ａに対応する位置に設けられ、チャンバー９の仕切板９ａは、チャンバー７の仕切板７ｂに対応する位置に設けられている。したがって、図示していない仕切板と仕切板９ａの２枚の仕切板は、チャンバー９の内部を断面積比で８０％及び２０％の２つの領域に分割している。チャンバー９の断面積比８０％の部分は、仕切板９ａ側から冷却領域２９そして吸着領域２５に対応している。チャンバー９の断面積比２０％の部分は、脱離領域２７を形成している。
【００１９】
チャンバー９の断面積比８０％の部分には、被処理ガスを吸着部５に導く被処理ガス管路３７が連結されている。チャンバー９の断面積比２０％の部分には、脱離した処理対象物質であるＶＯＣを含む脱離用ガスを予熱用熱交換器１９に導くＶＯＣ含有ガス管路３９が連結されている。ＶＯＣ含有ガス管路３９には、途中に吸引ファン２３が設置されている。チェンバー７、９は、ともに、内部の各領域間及び外気との気密を保つため、各仕切板７ａ、７ｂ、７ｃ、９ａなどと吸着部材１の端面との接触箇所などには、例えばポリテトラフルオロエチレン製シール材といったようなシール材が取り付けられている。なお、駆動手段１１は、被処理ガスの流入側つまりチェンバー９側から見て、左回転すなわち反時計回りに、例えば１時間当り１３.５回転といった速度で吸着部５を回転させる。
【００２０】
燃焼器１５は、両端部が閉塞された円筒状の容器の内部に、例えば直径３５０ｍｍで長さ４００ｍｍといった大きさの円柱形状または円盤形状の燃焼触媒１３を内蔵している。燃焼器１５の外側は、保温材で保温されている。燃焼触媒１３は、例えば２００ｃｐｉのコーディエライト製ハニカムの表面に貴金属活性成分を担持した活性アルミナを被覆したものである。また、燃焼器１５には、装置始動時に燃焼温度まで燃焼触媒１３を昇温するためガスバーナーなどからなる予熱手段４１が設けられている。燃焼器１５のガスの入口側には、予熱用熱交換器１９で予熱されたＶＯＣ含有ガスを燃焼器１５に導くＶＯＣ含有ガス管路４３が連結されている。燃焼器１５のガスの出口側には、燃焼器１５でのＶＯＣの燃焼により生じた燃焼排ガスが通流する燃焼排ガス管路４５が連結されている。
【００２１】
燃焼排ガス管路４５は、途中で２本の管路４５ａ、４５ｂに分岐し、一方の管路４５ａは加熱用熱交換器１７に、他方の管路４５ｂは予熱用熱交換器１９に、各々連結されている。加熱用熱交換器１７は、燃焼排ガス管路４５、４５ａを通流して来る燃焼器１５からの燃焼排ガスと、冷却用ガス管路３５を通流して来る吸着部５の冷却領域２９からの冷却用ガスとの間で熱交換を行い、冷却用ガスを、脱離用ガス管路３３を介して吸着部５の脱離領域２７に戻される脱離用ガスとして加熱するものである。予熱用熱交換器１９は、燃焼排ガス管路４５、４５ｂを通流して来る燃焼器１５からの燃焼排ガスと、ＶＯＣ含有ガス管路３９を通流して来る吸着部５の脱離領域２７からのＶＯＣ含有ガスとの間で熱交換を行い、ＶＯＣ含有ガス管路４３を介して燃焼器１５に供給されるＶＯＣ含有ガスを予熱するものである。
【００２２】
ここで、本実施形態のガス浄化装置は、加熱用熱交換器１７のガスの入口側に接続された冷却用ガス管路３５と、出口側に接続された脱離用ガス管路３３との間に、加熱用熱交換器１７を通らずに、冷却用ガス管路３５と脱離用ガス管路３３との間で直接ガスを通流させる、つまり、加熱用熱交換器１７を迂回させるためのバイパス管路４７を有している。バイパス管路４７には、バイパス管路４７内のガスの通流を制御するための電動式の開閉弁４９が設けられている。さらに、本実施形態のガス浄化装置は、燃焼器１５の燃焼触媒１３よりもガスの流れに対して後流側の部分に、燃焼排ガスの温度を測定する温度計５１と、温度計５１に電気的に接続された制御部５３を有している。制御部５３は、開閉弁４９と配線５５を介して電気的に接続されている。
【００２３】
制御部５３は、温度計５１からの温度つまり温度に対応する出力信号に応じて開閉弁４９を開閉するものである。制御部５３は、温度計５１で検出した温度が、燃焼器１５の燃焼触媒１３の耐熱温度以下で設定された第１設定温度以上になると、開閉弁４９を開き、第１設定温度よりも低い温度で設定された第２設定温度以下になると開閉弁４９を閉じるように開閉弁４９の開閉を制御している。
【００２４】
なお、吸引ファン２１の浄化された被処理ガスの出口側、加熱用熱交換器１７の燃焼排ガスの出口側、そして、予熱用熱交換器１９の燃焼排ガスの出口側には、各々ガス排出管路５７、５９、６１が接続されており、ガス排出管路５７、５９、６１は、図示していない煙突などに接続されている。また、吸着部５の構造や寸法、吸着部材１及び吸着部材１に用いた吸着材の構成や仕様、駆動手段１１の構成や機構、回転数、チェンバー７、９の構造や寸法、加熱用熱交換器１７や予熱用熱交換器１９の仕様、吸引ファン２１、２３の仕様、燃焼器１５の構造や寸法、燃焼器１５に内蔵される燃焼触媒１３の構成や仕様、予熱手段４１の仕様などは、ガス浄化装置の適用条件、例えば被処理ガスの温度、流量、含まれる処理対象物質の種類と濃度、目標とする処理対象物質の除去率、保守周期、安全規準などによって選択していくものであり、様々な構成、構造、仕様、寸法のものを用いることができる。
【００２５】
このような構成のガス浄化装置の動作や本発明の特徴部などについて説明する。ここでは、被処理ガスの温度が約４０℃、流量が約４００Ｎｍ３／ｍｉｎの被処理ガス中に含まれる約５００ｐｐｍのトルエンを除去する場合を一例として説明する。吸着部５の吸着部材１は、仕切部となるチェンバー７、９によって、被処理ガス中のトルエンの吸着を行う容積比６０％の吸着領域２５、加熱用熱交換器１７から供給される約１８０℃の熱風である脱離用ガスによって吸着部材１に吸着されたトルエンを脱離する容積比２０％の脱離領域２７、そして、被処理ガスの一部を冷却用ガスとして脱離領域２７で脱離温度以上に昇温した吸着部材１を吸着温度よりも低い温度に冷却して吸着能力を回復する容積比２０％の冷却領域に区分してあり、駆動手段１１によって、吸着部５自体が回転することにより、吸着部材１は、これら３つの領域２５、２７、２９を順次移動して循環する。
【００２６】
被処理ガスＧは、吸引ファン２１が発生する負圧によって、被処理ガス管路３７へ引き込まれ、さらにチェンバー９を介して、吸着部材１の、そのとき吸着領域２５に対応する位置にある部分を通過する。これにより、被処理ガスＧの約３００Ｎｍ３／ｍｉｎは、吸着部材１の吸着領域２５となっている部分を通過し、披処理排ガスＧ中のトルエンは、吸着部材１を構成するハニカムに担持されたゼオライト吸着材に吸着され、浄化される。このように、トルエン濃度が約２５ｐｐｍまで浄化された被処理排ガスＧは、チェンバー７を介して吸引ファン２１に吸引され、最終的には図示していない煙突から大気に放出される。
【００２７】
このとき、被処理ガスＧのうち、残りの約１００Ｎｍ３／ｍｉｎは、吸着部材１の冷却領域２９となっている部分を通過する。脱離領域２７に対応する位置にある吸着部材１の部分は、定常運転時、約１８０℃以上といったような吸着温度以上に加熱されているので、脱離用ガスで加熱された吸着部材１の部分では、トルエンの吸着は行われない。そこで、脱離領域２７に対応する位置にある吸着部材１の部分が、吸着部材１の回転により冷却領域２９に対応する位置に来たとき、被処理ガスＧの一部を冷却用ガスとして通過させ、冷却領域２９に対応する位置にある吸着部材１の部分を冷却する。
【００２８】
吸着部材１の冷却領域２９となっている部分を通過した冷却用ガスは、約１２０℃まで温度が上昇する。そして、冷却用ガスは、冷却用ガス管路３５から加熱用熱交換器１７に流入して燃焼排ガスと熱交換することで約１８０℃まで加熱され、脱離用ガスとして脱離用ガス管路３３を介してチェンバー７から脱離領域２７に供給される。脱離用ガスは、温度が高い程、吸着部材１からのトルエンの脱離能力、言い換えれば、吸着部材１の再生能力は向上する。しかし、脱離用ガスは、シール材や軸受の耐熱性や安全性などの観点から２００℃以下で運用されるのが一般的である。
【００２９】
吸着領域２５において被処理ガスＧ中のトルエンを吸着し続けた吸着部材１の部分は、次第に吸着能力が低下する。しかし、吸着領域２５に位置していた吸着部材１の部分が、吸着部材１の回転によって順次隣接する脱離領域２７に移動することで、約１８０℃の脱離用ガスと接触し、吸着しているトルエンを脱離用ガス中に脱離する。脱離するトルエン量は吸着量と等しく、脱離用ガスの量は、被処理ガスＧの全体量の１／４に相当する約１００Ｎｍ３／ｍｉｎであるため、結局、処理後の脱離用ガス中のトルエン濃度は約１９００ｐｐｍに達する。
【００３０】
前述のように、脱離領域２７においてトルエンを脱離した吸着部材１の部分は、前述のように、温度が約１８０℃近くまで上昇しているので吸着能力がなく、そのまま吸着領域２５へ戻すと、トルエンが吸着されない。このため、脱離領域２７に位置していた吸着部材１の部分を吸着領域２５の位置へ戻す前に、冷却領域２９を通過させ、被処理ガスＧの一部で冷却して吸着能を回復した後に吸着領域２５へ戻す。このように吸着部材１を回転させることにより、被処理ガスＧ中のトルエンを連続して吸着除去し、被処理ガスＧに比べてトルエン濃度の高い少量の脱離用ガスを得る。
【００３１】
脱離したトルエンを含む脱離用ガスは、吸着部材１を加熱したため温度が低下し、約６０℃程度となる。このため、脱離したトルエンを含む脱離用ガスは、吸引ファン２３によって予熱用熱交換器１９へ送って燃焼排ガスとの熱交換によって約３００℃まで加熱した後、燃焼触媒１３を内蔵した燃焼器１５へ送る。燃焼器１５へ流入した脱離用ガス中のトルエンは、燃焼触媒１３の作用により自己燃焼する。これにより、約５２０℃の燃焼排ガスが生じる。この燃焼排ガスを燃焼排ガス管路４５、４５ａによって加熱用熱交換器１７へ、燃焼排ガス管路４５、４５ｂによって予熱用熱交換器１９へそれぞれ供給し、トルエンを脱離させるための脱離用ガス及び脱離したトルエンを含む脱離用ガスの加熱に用いる。なお、本実施形態の燃焼触媒１３の場合、トルエンを燃焼させるために温度が２５０℃以上である必要があるため、装置始動時に燃焼触媒１３を２５０℃以上に予熱するため、予熱手段４１が燃焼器１５に付属している。
【００３２】
このような本実施形態のガス浄化装置は、被処理ガスＧ中の処理対象物質であるトルエンを吸着して濃縮する機能を有し、また、吸着したトルエンを脱離するためにトルエンの焼却処理によって発生する熱を利用する機能を有している。このため、被処理ガスＧ中のトルエン濃度が低い場合でも自己燃焼によるトルエン焼却処理が可能となり、運転費用の中でも比重の大きな補助燃料費を始動時の予熱のみとすることができるので運転費用を低減できる。また、脱離したトルエンを含む脱離用ガスの流量を被処理ガスＧの流量に比べて少なくできるため、ガス浄化装置の小型化や安全性の向上などを図れるといった利点があり、小規模なトルエン発生源における浄化設備としての利用も含め広範囲に活用されている。
【００３３】
ところで、ガス浄化装置本体または処理対象物質の発生源となるような設備や装置類のトラブルなどによってガス浄化装置が緊急停止した場合、吸着部５内の吸着部材１が、ガス浄化装置の被処理ガスの流路や配管系統内などに残留するトルエンを吸着して保持してしまう。このため、ガス浄化装置を再起動させたときに、一時的に定常運転時よりも多量のトルエンが吸着部材１から脱離し、燃焼器１５に流入することになる。このため、緊急停止後の再起動などによって、吸着部材１から一次的に多量のトルエンが脱離領域２７で放出された場合、脱離したトルエンを含む脱離用ガスの発熱量が増加するため、燃焼器１５の燃焼触媒１３が過熱し、燃焼触媒１３の寿命低下や、場合によっては焼損するといった問題が生じる可能性がある。
【００３４】
これに対して、本実施形態のガス浄化装置では、脱離したトルエンを含む脱離用ガスの発熱量が増加すると、燃焼器１５に内蔵された燃焼触媒１３の後流側の燃焼排ガスの温度も上昇するため、この燃焼器１５に内蔵された燃焼触媒１３の後流側の燃焼排ガスの温度を温度計５１で検出している。そして、温度計５１で検出した温度が、燃焼触媒１３の耐熱温度以下で設定された第１設定温度以上になれば、制御部５３が開閉弁４９を開く。開閉弁４９が開かれると、加熱用熱交換器１７に圧力損失があることから、冷却用ガス管路３５を通流する冷却用ガスは、加熱用熱交換器１７を迂回してバイパス配管４７を流れ、直接脱離用ガス管路３７を介して脱離領域２７へ流入する。このため、脱離領域２７へ流入するガスの温度は、吸着部材１を通過した冷却用ガスの温度である約１２０℃といった温度に低下することになり、脱離領域２７でのトルエンの脱離量が減少し、燃焼器１５へ流入する脱離用ガスの発熱量が低下し、燃焼触媒１３の過熱を抑制できる。
【００３５】
また、燃焼器１５へ流入する脱離用ガスの発熱量が低下すると、燃焼触媒１３の後流側の燃焼排ガスの温度も低下する。このため、温度計５１で検出した温度が、第１設定温度よりも低い温度であり、定常運転のための計画燃焼温度に応じて設定した温度である第２設定温度以下に低下すると、制御部５３が開閉弁２２を閉じる。これにより、加熱用熱交換器１７による脱離用ガスの加熱が行われるようになり、トルエンの脱離量が増加する。このようにしてトルエンの焼却処理で発生する熱量を変え、吸着部材１からのトルエンの脱離量を制御することで、燃焼触媒１３の過熱を防止抑制している。
【００３６】
ここで、本実施形態のガス浄化装置のトルエン濃度や燃焼排ガスの温度の、緊急停止後に再起動した状態を再現した模擬試験における経時変化を、従来のガス浄化装置と比較した結果の一例を図２及び図３に示す。なお、従来のガス浄化装置は、図４に示すように、バイパス管路４７、開閉弁４９、温度計５１、制御部５３などを備えていない点以外、本実施形態と同じ構成である。
【００３７】
本実施形態のガス浄化装置と従来のガス浄化装置のそれぞれに、停止した状態で、温度が４０℃、流量が４００Ｎｍ３／ｍｉｎで、トルエンを５００ｐｐｍ含有する被処理ガスＧを１０分間装置に流した後、両装置を起動させ、トルエン濃度や燃焼排ガスの温度を経時的に測定した。
【００３８】
この結果、図２に示すように、本実施形態のガス浄化装置１０１では、トルエン濃度が増加すると、開閉弁４９を開くことで脱離用ガスの温度を約１２０℃に下げ、吸着部材１からのトルエン脱離を抑制するため、脱離領域２７から流出する脱離用ガス中のトルエン濃度の経時変化における最大濃度は、定常運転時の濃度の１３０％程度となる。これに対して、従来のガス浄化装置１０３では、トルエン濃度の増加によって脱離用ガスの温度が上昇し最高２３５℃に達する。このため、脱離用ガスの温度上昇によって、さらにトルエン脱離量が増加するという結果になり、最大濃度は定常運転時の２.５倍に達した。
【００３９】
また、図３に示すように、両装置における燃焼触媒１３の後流側の燃焼排ガスの温度は、起動前には、燃焼触媒１３は予熱手段４１によって約２５０℃に予熱されており同じ温度である。装置を始動させるとトルエン濃度の増加によって発熱量が増加し、両装置とも燃焼排ガスの温度が上昇するが、本実施形態のガス浄化装置２０１では、燃焼排ガスの温度が第１設定温度である５５０℃以上になると、開閉弁４９を開くことにより、吸着部材１からのトルエン脱離が抑制されるので燃焼排ガスの温度は低下する。さらに、計画燃焼温度であり第２設定温度である５２０℃以下になると、開閉弁４９を閉じることにより、トルエンの脱離が促進されるので、ほぼ第１設定温度である５５０℃と第２設定温度である５２０℃の間で燃焼排ガスの温度が変動しながら装置は運転される。
【００４０】
これに対して、従来のガス浄化装置２０３では、燃焼排ガスの温度上昇によって、さらに脱離用ガス中のトルエン濃度が増加するので、使用した燃焼触媒１３の耐熱温度６００℃を超えて７００℃に達する。このように、装置停止中に吸着部材１に吸着されていたトルエンが消費されると燃焼排ガスの温度は低下して行き計画温度の５２０℃を下回るようになるが、その間、燃焼触媒１３は、燃焼触媒１３の耐熱温度を超えた温度に過熱されることとなり、燃焼触媒１３の劣化による性能低下などを起こす。
【００４１】
このように、本実施形態のガス浄化装置では、開閉弁４９を設けたバイパス管路４７、燃焼器１５からの燃焼排ガスの温度を検出する温度計５１などを有しており、温度計５１で検出した温度が、燃焼器１５の燃焼触媒１３の耐熱温度以下で設定された第１設定温度以上になると開閉弁４９を開く。このため、緊急停止後などに、吸着部５内の吸着部材１が、ガス浄化装置の被処理ガスの流路や配管系統内などに残留するＶＯＣといった処理対象物質を吸着して保持してしまい、ガス浄化装置を再起動させたときに、一時的に通常よりも多量の処理対象物質が吸着部材１から脱離して燃焼器１５に流入し、燃焼器１５で生じた燃焼排ガスの温度が上昇すると、バイパス管路４７の開閉弁４９が開き、脱離用ガスの加熱が行われなくなる。したがって、脱離領域２７での吸着部材１に吸着した処理対象物質の脱離が抑制され、燃焼器１５に流入する処理対象物質の量が低減し、燃焼器１５の燃焼触媒１３の温度上昇が抑制される。すなわち、緊急停止後の再起動などにおける燃焼触媒の過熱を抑制できる。
【００４２】
さらに、緊急停止後の再起動などにおける燃焼触媒の過熱を抑制できることにより、燃焼触媒の過熱による劣化を抑制でき、また、焼損するといった問題を防ぐことができる。加えて、ガス浄化装置の運転の安定性や安全性を向上できる。
【００４３】
さらに、本実施形態のガス浄化装置では、第１設定温度よりも低い温度で設定された第２設定温度以下になると開閉弁４９を閉じる。このため、吸着部材に吸着されていたトルエンの量が減少すると定常運転に戻すことができる。
【００４４】
また、本実施形態では、例えば、吸着部材としてハニカム構造の吸着部材１や燃焼触媒１３を、温度検出手段として温度計５１などを有する構成を示した。しかし、例えば、吸着部材としては、軸方向に沿ってガスが通流すれば吸着部材は様々な多孔質構造のものを用いることができ、また、温度検出手段としては、検出した温度に応じて弁を開閉できれば、様々な構成の温度検出手段をもちいることができる。このように、本発明は、本実施形態の構成のガス浄化装置に限らず、様々な構成や構造で形成できる。また、本発明は、本実施形態の構成のガス浄化装置に限らず、吸着部や燃焼触媒により燃焼を行う燃焼器を備えた様々な構成のガス浄化装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明を適用してなるガス浄化装置の一実施形態の概略構成及び動作を模式的に示す斜視図である。
【図２】本実施形態のガス浄化装置の緊急停止後の再起動の模擬試験における書体症物質含有ガス中のトルエン濃度の経時変化を、従来のガス浄化装置と比較して示す図である。
【図３】本実施形態のガス浄化装置の緊急停止後の再起動の模擬試験における燃焼触媒の後流側の燃焼排ガスの温度の経時変化を、従来のガス浄化装置と比較して示す図である。
【図４】比較に用いた従来のガス浄化装置の概略構成及び動作を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  吸着部材
３  容器
５  吸着部
７、９  チェンバー
７ａ、７ｂ、７ｃ、９ａ  仕切板
１１  駆動手段
１３  燃焼触媒
１５  燃焼器
１７  加熱用熱交換器
３３  脱離用ガス管路
３５  冷却用ガス管路
４７  バイパス管路
４９  開閉弁
５１  温度計
５３  制御部
【図１】
2006297191.tif 000003
【図２】
2006297191.tif 000004
【図３】
2006297191.tif 000005
【図４】
2006297191.tif 000006