(57)【要約】【課題】フィルタを長持ちさせ、交換コストを削減する。【解決手段】排ガス処理装置１は、ガス流路１０に設けられ、有機物の吸着とオゾンガスの分解を行うフィルタ４１と、フィルタ４１にオゾンガスを供給するオゾンガス供給部３と、ガス流路１０への、有機物を含む排ガスの導入と外気の導入とを切り換えるガス切換部と、を備える。有機物を含む排ガスをガス流路１０に導入して、フィルタ４１において、有機物を吸着すると共に、オゾンガス供給部３から供給されたオゾンガスを分解して活性種を発生させ、その活性種を用いて、吸着された有機物の分解を行う。一方、外気をガス流路１０に導入して、オゾンガス供給部３から供給されたオゾンガスの分解により発生した活性種を用いて、フィルタ４１に蓄積された有機物を分解する。【選択図】図１
2015182022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス流路に設けられ、有機物の吸着とオゾンガスの分解を行うフィルタと、
前記フィルタにオゾンガスを供給するオゾンガス供給部と、
前記ガス流路への、有機物を含む排ガスの導入と外気の導入とを切り換えるガス切換部と、を備え
前記排ガスをガス流路に導入して、前記フィルタにおいて当該排ガスに含まれる有機物を吸着すると共に、前記オゾンガス供給部から供給されたオゾンガスを分解して活性種を発生させ、当該活性種を用いて前記吸着された有機物の分解を行い、
前記外気をガス流路に導入して、前記活性種を用いて前記フィルタに蓄積された有機物を分解することを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項２】
前記ガス切換部は、前記ガス流路が設けられた施設の稼働スケジュールに基づいて、前記排ガスの導入と前記外気の導入とを切り換えることを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項３】
前記ガス切換部は、フィルタを通過した排ガスに含まれる有機物の量を測定する有機物センサを備え、
当該有機物センサによって測定された有機物の量が所定量に到達すると、前記排ガスの導入から前記外気の導入へ切り換えることを特徴とする請求項１又は２に記載の排ガス処理装置。
【請求項４】
前記オゾンガス供給部が供給するオゾンガスの濃度は約１５ｐｐｍであり、
前記フィルタは、フィルタ塔内部に２段重ねて配置され、１枚が約２０ｃｍの厚みを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
【請求項５】
前記フィルタは、シリカ−アルミナを主体とする鉱物に、微粉又は粒状状態の活性炭を混合して成型した吸着材を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
【請求項６】
前記フィルタは、活性炭にアルカリ金属類を担持させた吸着材を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
【請求項７】
前記オゾンガス供給部は、前記ガス流路に略平行に配置された直管型のＵＶランプを備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
【請求項８】
前記オゾンガス供給部は、酸素ガス又は空気を用いてオゾンガスを発生させるオゾンガス発生器を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
【請求項９】
前記ガス流路に過酸化水素ガスを供給し、当該過酸化水素ガスの分解により生成した活性種を用いて、前記排ガスに含まれる有機物を分解する過酸化水素ガス供給部を更に備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
【請求項１０】
前記ガス流路は複数のガス流路であり、それぞれのガス流路に前記フィルタ及び前記オゾンガス供給部が設けられ、
前記ガス切換部は、一のガス流路において前記排ガスの導入から前記外気の導入に切り換えると、その他のガス流路の少なくとも一つにおいて、前記排ガスの導入を開始することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガスに含まれる有機物の分解処理を行う排ガス処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
商業施設、化学薬品工場、医薬品工場、食品工場、畜産施設等から排出されるガス（以降、「排ガス」という。）には、悪臭の原因となる有機物が含まれていることがある。有機物を含んだ排ガスをそのまま外気に放出することは、周辺環境を考えると好ましくない。そこで、主にフィルタを用いた排ガス処理装置が利用されていた。施設の天井裏、外壁、地下等にガス流路となるダクトが設けられ、このダクトにフィルタを設置する。排ガスがフィルタを通過すると、排ガスに含まれる有機物がフィルタに吸着されるため、排ガスから有機物を除去して脱臭することができる。
【０００３】
フィルタは活性炭、ゼオライト等で構成されるが、このフィルタに有機物が蓄積されると、フィルタの吸着性能は次第に低下していく。やがてフィルタはそれ以上有機物を吸着することができない状態、すなわち破過状態となる。そのため、フィルタを定期的に新しいものに交換する作業が必要であった。
【０００４】
そこで、フィルタの利用に代えて、オゾンガスを用いた排ガス処理装置も考案されている。これは、オゾンガスをガス流路に供給する装置である。オゾンガスがオゾン分解触媒に接触することによって分解し、その分解によって生じる酸素ラジカルやＯＨラジカル等の活性種により、排ガスに含まれる有機物が分解される。オゾンガスを用いた排ガス処理装置は、フィルタの交換コストが不要であるが、有機物を十分に分解するためには、高濃度のオゾンガスを供給する必要があった。しかしながら、オゾン分解触媒と反応しなかったオゾンガスが外気に放出されると、周辺環境に悪影響を及ぼす可能性がある。
【０００５】
そこで、フィルタとオゾンガスを併用した排ガス処理装置が提案されていた（例えば、特許文献１参照）。このタイプの排ガス処理装置は、有機物の吸着機能とオゾン分解機能を合わせ持つフィルタを用いる。このフィルタで排ガスの有機物を吸着し、さらに低濃度のオゾンガスで、吸着された有機物を徐々に分解する。すなわち、排ガスの脱臭を行いながらフィルタの吸着性能の回復も行うことで、フィルタの長寿命化及び交換コストの低減を図っていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３２７５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、有機物が高濃度に含まれる排ガスが長時間排出されるような場合、フィルタへの有機物の蓄積量に対して、オゾンガスによる有機物の分解処理量が追い付かず、フィルタが交換予定より早く破過状態に至ることもある。そのような場合には、フィルタが交換されるまで有機物が含まれた排ガスが外気へ放出されてしまう状態が続き、排ガス処理装置の信頼性に影響を及ぼす可能性があった。
【０００８】
このような可能性に対して、フィルタを大型化して分解処理能力を高めることも考えられるが、大きな設置スペースが必要となる。また、フィルタを大きくすると、低濃度のオゾンガスではフィルタの奥まで到達せず、フィルタの吸着性能が十分に回復しない可能性もある。結局のところ、フィルタを頻繁に交換することでフィルタの破過を防ぐほかなく、交換コストを削減することは難しかった。
【０００９】
本発明は、上述した問題を鑑み、有機物が蓄積したフィルタに対して集中して分解処理を行うことにより、低濃度のオゾンガスを使用した場合でもフィルタを長持ちさせることができる、信頼性が高くかつ経済性に優れた排ガス処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る排ガス処理装置は、ガス流路に設けられ、有機物の吸着とオゾンガスの分解を行うフィルタと、前記フィルタにオゾンガスを供給するオゾンガス供給部と、前記ガス流路への、有機物を含む排ガスの導入と外気の導入とを切り換えるガス切換部と、を備え、前記排ガスをガス流路に導入して、前記フィルタにおいて当該排ガスに含まれる有機物を吸着すると共に、前記オゾンガス供給部から供給されたオゾンガスを分解して活性種を発生させ、当該活性種を用いて前記吸着された有機物の分解を行い、前記外気をガス流路に導入して、前記活性種を用いて前記フィルタに蓄積された有機物を分解する。
【００１１】
本発明の一態様として、前記ガス切換部は、前記ガス流路が設けられた施設の稼働スケジュールに基づいて、前記排ガスの導入と前記外気の導入とを切り換えると良い。
【００１２】
本発明の一態様として、前記ガス切換部は、フィルタを通過した排ガスに含まれる有機物の量を測定する有機物センサを備え、当該有機物センサによって測定された有機物の量が所定量に到達すると、前記排ガスの導入から前記外気の導入へ切り換えると良い。
【００１３】
本発明の一態様として、前記オゾンガス供給部が供給するオゾンガスの濃度は約１５ｐｐｍであり、前記フィルタは、フィルタ塔内部に２段重ねて配置され、１枚が約２０ｃｍの厚みを有するものとすると良い。
【００１４】
本発明の一態様として、前記フィルタは、シリカ−アルミナを主体とする鉱物に、微粉又は粒状状態の活性炭を混合して成型した吸着材を含むようにすると良い。
【００１５】
本発明の一態様として、前記フィルタは、活性炭にアルカリ金属類を担持させた吸着材を含むようにすると良い。
【００１６】
本発明の一態様として、前記オゾンガス供給部は、前記ガス流路に略平行に配置された直管型のＵＶランプを備えると良い。
【００１７】
本発明の一態様として、前記オゾンガス供給部は、酸素ガス又は空気を用いてオゾンガスを発生させるオゾンガス発生器を備えると良い。
【００１８】
本発明の一態様として、前記ガス流路に過酸化水素ガスを供給し、当該過酸化水素ガスの分解により生成した活性種を用いて、前記排ガスに含まれる有機物を分解する過酸化水素ガス供給部を更に備えると良い。
【００１９】
本発明の一態様として、前記ガス流路は複数のガス流路であり、それぞれのガス流路に前記フィルタ及び前記オゾンガス供給部が設けられ、前記ガス切換部は、一のガス流路において前記排ガスの導入から前記外気の導入に切り換えると、その他のガス流路の少なくとも一つにおいて、前記排ガスの導入を開始すると良い。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る排ガス処理装置によれば、所定時間ごとに、ガス流路に流れるガスを排ガスから外気に切り換えることによって、フィルタに蓄積された有機物を集中的に分解して、フィルタの吸着性能を定期的に回復させることができる。これによって、低濃度のオゾンガスを用いた場合でも、フィルタを長持ちさせ、交換コストを削減することができ、経済性に優れる。また、ガス流路に流れるガスを切り換えるだけで、フィルタ再生処理へ切り換えられるため、容易な制御が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る排ガス処理装置の概略構成図である。
【図２】オゾンガス供給部の構成例を示す図である。
【図３】オゾンガス供給部の別の構成例を示す図である。
【図４】フィルタの構成例を示す図である。
【図５】ガス切換部の構成例を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施例の実験結果を示すグラフである。
【図７】比較例の実験結果を示すグラフである。
【図８】本発明の第２実施形態に係る排ガス処理装置の概略構成図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る排ガス処理装置のガス切換部の構成例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る排ガス処理装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る排ガス処理装置を、図１を参照して説明する。
（構成）
本実施形態の排ガス処理装置１は、施設から排出されるガスに含まれる有機物を除去し、排ガスを脱臭する。施設によって、排ガスに含まれる有機物には様々なものがあるが、例えば化学薬品工場においては、製造工程で排出されるメントール系の有機物質、Ｌ-メントール、サリチル酸メチル、ＤＬ−カンファー等が排ガスに含まれる。また、接着工程がある工場においては、接着剤を例えばトルエン、キシレン等の有機溶剤に溶解させ使用している。その際、揮発した有機溶剤が排ガス中に含まれる。
【００２３】
排ガス処理装置１は、施設内部から外部へ通じるガス流路１０に配置される。ガス流路１０は、例えば施設の天井、外壁、地下等に配管されるダクトである。ここで、ガス流路１０において、排ガスが導入される施設内部側を「上流側」とし、排ガスが排出される施設外部側を「下流側」とする。また、ガス流路１０に配置された各構成の位置関係の説明において、ある構成が別の構成の上流側に位置する場合は「前段」とし、下流側に位置する場合は「後段」とする。
【００２４】
図１に示すように、ガス流路１０の上流側には、施設内部とガス流路１０の連通を切り換えるダンパー１１が設けられている。ダンパー１１の開閉によって、施設内部の排ガスの、ガス流路１０への導入及び遮断が切り換えられる。
【００２５】
ガス流路１０の上流側には、外気をガス流路１０に導入するためのダンパー１２も設けられている。ダンパー１２の開閉によって、ガス流路１０への外気の導入及び遮断が切り換えられる。ダンパー１１，１２の後段には、排気用ファン１３が設けられており、ガス流路１０に供給された排ガス又は外気を、ガス流路１０の下流側へ流れさせる。ガス流路１０の末端には、排気フード又は排気ガラリ１４が設けられ、ガス流路１０に供給された排ガス又は外気は、ここを通って外気へ排出される。
【００２６】
排ガス処理装置１は、ダンパー１１，１２と排気フード又は排気ガラリ１４の間に配置されている。排ガス処理装置１は、ガス流路１０の上流側から順に、過酸化水素供給部２と、オゾンガス供給部３と、フィルタ塔４とを備えている。
【００２７】
排ガス処理装置１はまた、各部を制御する制御部７を備えている。制御部７は、排ガス処理装置１の各部に接続されその動作を制御する。制御部７は、各部の制御に必要なプログラムを実行するPLC（Programmable Logic Controller）によって構成することができる。また、制御部７はマウス、キーボード及びタッチパネル等の入力部に接続され、ユーザーの入力によって適宜制御可能となっている。
【００２８】
制御部７は、過酸化水素供給部２やオゾンガス供給部３の動作及び停止を切り換え、かつ過酸化水素ガスやオゾンガスの供給量を制御する。制御部７は更に、ダンパー１１及び１２に接続され、これらの開閉を制御する。以下、各部の構成について説明する。
【００２９】
過酸化水素供給部２は、過酸化水素水を収容した貯水槽２１内部に、石英等の超音波振動子２２が配置された構成となっている。超音波振動子２２の超音波振動により、水槽の過酸化水素水が霧化し、Ｈ２Ｏ２ガスが発生する。このＨ２Ｏ２ガスとオゾン共存下では、過酸化水素水は反応が起こり、以下の反応により、活性種が発生する。
Ｏ３＋Ｈ２Ｏ２ → ＯＨ・＋Ｏ２＋ＨＯ２・
過酸化水素供給部２の上部にはガス流路１０との連通口が設けられており、発生した活性種はガス流路１０に導入される。この活性種が、ガス流路１０を流れる排ガスに接触すると、排ガスに含まれる有機物を分解する。
【００３０】
オゾンガス供給部３は、ガス流路１０に一定量のオゾンガスを供給することができるものであれば、その構成は限定されない。本実施形態におけるオゾンガス供給部３の構成例を、図２及び図３に示す。図２は、オゾンガス供給部３として、ＵＶ照射室３ａを図示している。図３は、オゾンガス供給部３として、オゾンガス発生器３ｂを図示している。
【００３１】
ＵＶ照射室３ａガス流路１０のダクト内に配置されている。このＵＶ照射室３ａ内には、直管型のＵＶ（紫外線）ランプ３１が複数本配置されている。ＵＶランプ３１の照射する紫外線が酸素に吸収されることで、ＵＶ照射室３ａ内にオゾンガスが発生する。ＵＶランプ３１は、その長手軸方向がガス流路に対して略平行に、互いに所定の間隔を空けて配置されている。この配置によって、ガス流路１０内に均一にオゾンガスが供給されるようになっている。
【００３２】
図３（ａ）及び（ｂ）は、オゾンガス供給部３として、酸素ガスに高電圧を印加してオゾンを発生させるオゾンガス発生器３ｂを示している。オゾンガス発生器３ｂは、ダクトを介してガス流路１０に連通し、発生したオゾンガスをガス流路１０に供給する。
【００３３】
オゾンガス発生器３ｂは内部に放電セル（不図示）が配置されたチャンバ３２を有し、放電セルは高周波高圧電源に電線を介して接続されている。オゾンガス発生器３ｂのチャンバ３２には、酸素が流入する酸素流入口３３、発生したオゾンガスが排出されるガス排出口３４、冷媒としての冷却水が流入する冷媒流入口３５、及び冷却水が排出する冷媒排出口３６が設けられている。酸素流入口３３は、図３（ａ）に示す酸素ボンベ３７ａ、あるいは図３（ｂ）に示す酸素発生器３７ｂに接続されている。酸素発生器３７ｂは、圧縮空気を用いて高濃度の酸素を発生させる。冷媒流入口３５及び冷媒排出口３６には、冷却水循環装置３８が接続されている。
【００３４】
酸素流入口３３からチャンバ３２内へ酸素を供給し、冷却水循環装置３８から冷却水を供給しながら放電セルに高電圧を印加する。発生したオゾンガスは、ガス排出口３４を通ってガス流路１０に供給される。
【００３５】
図３（ａ）には、酸素供給源として酸素ボンベ３７ａを図示しているが、図３（ｂ）に示すように、圧縮空気から酸素を発生させる酸素発生器３７ｂを酸素供給源としても良い。
【００３６】
本実施形態では、オゾンガス供給部３が供給するオゾンガスの濃度は約１５ｐｐｍになるように設定されている。外気に排出するオゾンガスの濃度に法的規制はないが、周辺環境を考えれば、濃度はあまり高くしすぎないことが望ましい。ここで「約１５ｐｐｍ」とは、±５ｐｐｍの範囲の値を含むことを意味する。
【００３７】
図１に示すように、フィルタ塔４の内部には、フィルタ４１が２段、縦方向に積層されて配置されている。フィルタ塔４の下部にガス流入口４２、上部にガス排出口４３が設けられており、それぞれガス流路１０に接続している。ガス流路１０からフィルタ塔４に流入した排ガス又は外気は塔内部を下から上へ流れ、フィルタ４１を通過して、ガス排出口４３から排出される。オゾンガス供給部３によってガス流路１０に供給されたオゾンガスも、ガス流入口４２からフィルタ塔４内部に入って、フィルタ４１に供給される。
【００３８】
フィルタ４１は、有機物の吸着機能とオゾンガスの分解機能とを兼ね備えるものが用いられる。図４に、フィルタ４１の一例を示している。このフィルタ４１は、袋詰めした吸着材４１ａを両面が網状のトレイ４１ｂに入れた構成となっている。吸着材４１ａとして、例えば、シリカアルミナゲルに微粉状態の活性炭（二酸化珪素）を配合して粒状に成形したもの（商品名「セカード」）、または、ヤシ殻等を主体とする活性炭を担体としてアルカリ性物質（炭酸カリウム）および酸化性物質（ヨウ素酸カリウム）を担持したもの（商品名「ＰｕｒｅＬｉｔｅ  Ａ３Ｈ」）を用いることができる。セカードおよびＰｕｒｅＬｉｔｅ  Ａ３Ｈは、有機物を吸着すると同時に、以下の化学式に示す通り、オゾンガスを分解する。
Ｃ＋２Ｏ３＝ＣＯ２＋２Ｏ２
【００３９】
オゾンガスを分解する際には、活性種が発生する。この活性種により、フィルタ４１に吸着された有機物が分解される。もちろん、吸着材４１ａは上述したものに限られず、有機物を吸着する活性炭とオゾンガス分解触媒を組み合わせた種々のものを適宜用いることができる。
【００４０】
フィルタ４１の１段の厚みは約２０ｃｍであり、２段で約４０ｃｍである。２段のフィルタ４１の間には、隙間がなくても良いし、若干隙間が空くようになっていても良い。ここで、「約」とは、±１ｃｍの範囲の値を含むことを意味する。フィルタ４１の厚みを約２０ｃｍとすることで、約１５ｐｐｍという低濃度のオゾンガスであっても、２段のフィルタ４１に行き届き、かつ外部に流出せずにフィルタ４１において分解される。
【００４１】
なお、２段のフィルタ４１の前段には、プレフィルタ４４が配置されている。プレフィルタ４４は、オゾン分解触媒を担持したガラス繊維により構成されている。オゾン分解触媒としては、マンガン、銅、ニッケル、亜鉛、鉄、チタン、コバルトから選ばれる少なくとも１種類以上の金属、これらの酸化物、その複合体からなる触媒を、イオン交換や含浸によりフィルタ基材に添着したものを用いることができる。例えば、二酸化マンガン、酸化ニッケルが用いられる。このプレフィルタ４４においても、予備的にオゾンガスの分解が行われる。
【００４２】
２段のフィルタ４１の後段にも、プレフィルタ４４同じ構成のポストフィルタ４５を設置する。これは、オゾン分解触媒が劣化し、オゾン分解効率が悪化した場合、大気へオゾンガスが放出されることを防止するためである。
【００４３】
排ガス処理装置１はさらに、図５に示すように、時刻を計測するタイマー９と、施設の稼働スケジュールに関する情報を記憶する記憶部８を備えている。施設の稼働スケジュールとは、時間ごと及び日ごとの、施設が稼動又は稼働停止を示す情報である。例えば、平日は２４時間ラインが稼働している工場の場合は、平日の各時間は稼働を示す情報が記憶され、休日の各時間は稼働停止を示す情報が記憶されている。
【００４４】
制御部７はタイマー９と記憶部８に接続される。制御部７、タイマー９及び記憶部８は、ガス流路１０に流れるガスを切り換えるガス切換部を構成する。すなわち、制御部７はタイマー９での計測時刻と、記憶部８の施設の稼動スケジュールに関する情報を参照して、ダンパー１１，１２の開閉制御を行う。
【００４５】
具体的には、制御部７は、施設が稼働している間は、ダンパー１１は「開」、ダンパー１２は「閉」にして、ガス流路１０に排ガスが供給されるようにする。これによって、排ガス処理装置１は、施設稼働時には、排ガスに含まれる有機物をフィルタ４１で吸着して排ガスを脱臭し、同時に吸着された有機物を、オゾンガスを用いて分解する処理を行う（以降、単に「排ガス脱臭処理」ともいう）。一方、施設が稼働を停止すると、制御部７はダンパー１１を「閉」、ダンパー１２は「開」に切り換えて、ガス流路１０に外気が供給されるようにする。これによって、排ガス処理装置１は、施設が稼働していない時は、フィルタ４１に蓄積した有機物を、オゾンガスを用いて集中的に分解し、フィルタ４１を回復させる処理を行う（以降、単に「フィルタ回復処理」ともいう。）。
【００４６】
（作用）
本実施形態の排ガス処理装置１の作用を、施設稼働時の排ガス脱臭処理と、稼働停止時のフィルタ回復処理とに分けて説明する。
【００４７】
（施設稼働時）
制御部７は、タイマー９と記憶部８の稼働情報を参照し、施設の稼働が開始する時刻に、ダンパー１１を「開」とし、ダンパー１２を「閉」とする。
【００４８】
施設の稼働により発生した有機物を含んだ排ガスが、ダンパー１１からガス流路１０に流入する。排ガスは、ガス流路１０において、まず過酸化水素供給部２で生成された過酸化水素ガスの活性種に接触する。これによって、排ガスに含まれる有機物の一部が分解される。
【００４９】
次に、排ガスは、オゾンガス供給部３を通過してフィルタ塔４に入る。一方、オゾンガス供給部３で生成されるオゾンガスも、排ガスと共存しながら、フィルタ塔４に入る。オゾンガスの一部は、フィルタ４１の前段に配置されたプレフィルタ４４において、オゾン分解触媒に接触することで分解されて活性種となる。この活性種が排ガスに接触することで、排ガスに含まれる有機物の一部がさらに分解される。
【００５０】
プレフィルタ４４を通過した排ガスは、次に２段のフィルタ４１を通過する。ここで、排ガスに残っていた有機物がフィルタ４１に吸着され、取り除かれる。有機物が取り除かれ、脱臭された排ガスは、ポストフィルタ４５を通過してフィルタ塔４から排出され、さらにガス流路１０を下って、排気フード又は排気ガラリ１４を通って施設外部に排出される。
【００５１】
プレフィルタ４４を通過したオゾンガスもフィルタ４１に入る。ここで、オゾンガスは活性炭に担持されているオゾン分解触媒に接触して分解される。オゾンガスの分解の際に活性種が発生し、この活性種が活性炭に吸着された有機物の一部を分解する。
【００５２】
このように、施設稼働時においては、排ガス脱臭処理が行われる。フィルタ４１に吸着した有機物は、オゾンガスによって分解されるが、有機物の量がオゾンガスによる分解量を超える場合は、フィルタ４１に吸着する有機物が少しずつ蓄積していき、フィルタ４１の有機物除去能力は時間経過と共に下がっていく。
【００５３】
（施設稼働停止時）
制御部７は、タイマー９と記憶部８の稼働情報を参照し、施設の稼働が停止する時刻に、ダンパー１１を「閉」とし、ダンパー１２を「開」とする。併せて、過酸化水素供給部２の動作を停止させる。
【００５４】
有機物を含んだ排ガスの代わりに、外気がダンパー１２からガス流路１０に導入される。外気は、オゾンガス供給部３、フィルタ塔４を通過して施設外部に排出される。外気に含まれる有機物は微量であるため、フィルタ塔４のフィルタ４１には有機物は殆ど吸着されない。
【００５５】
一方、オゾンガス供給部３において発生したオゾンガスは、外気と共存しながらフィルタ塔４に入り、プレフィルタ４４又はフィルタ４１において分解される。オゾンガスの分解時に発生した活性種は、施設稼働時にフィルタ４１に蓄積した有機物を分解する。
【００５６】
このように、施設の稼動停止時には、定期的に、フィルタ４１に蓄積した有機物を集中的に分解するフィルタ回復処理が行われる。これによって、有機物の蓄積によって低下していたフィルタ４１の吸着性能が回復される。
【００５７】
（実施例）
本実施形態の排ガス処理装置１の実施例について説明する。以下の実施条件で、排ガス処理を行った。
・期間：平日に１日８時間操業する工場を想定し、１週間に渡って排ガス処理装置１の稼働実験を行った。
・稼働時間：月曜日から金曜日の昼間…排ガス＋オゾンガスを８時間通気
月曜日から金曜日の夜間…外気＋オゾンガスを１６時間通気
土曜日、日曜日…外気＋オゾンガスを２４時間通気
・フィルタの段数：１段
・オゾンガス濃度：約１５ｐｐｍ
・排ガスに含まれる有機物及びその濃度：メントールを主成分とする有機化合物（ＴＶＯＣ），平均８０，０００μｇ／ｍ３
【００５８】
（比較例）
次に、本実施形態の排ガス処理装置１の比較例として、以下の実施条件で、排ガス処理を行った。
・期間：平日に１日８時間操業する工場を想定し、１週間に渡って排ガス処理装置１の稼働実験を行った。
・稼働時間：月曜日から金曜日の昼間…排ガスのみを８時間通気
月曜日から金曜日の夜間および土曜日、日曜日…排ガス処理装置１を停止する。
・フィルタの段数：１段
・排ガスに含まれる有機物及びその濃度：メントールを主成分とする有機化合物（ＴＶＯＣ），平均８０，０００μｇ／ｍ３
【００５９】
上記実施例の実験結果を図６の表に、上記比較例の実験結果を図７の表にそれぞれ示している。実験結果からわかるように、実施例は比較例に対して、より長い期間高いＶＯＣ除去率を保っている。これは、実施例において、工場が停止する夜間及び土日に排ガスから外気へ切り替えを行い、フィルタに蓄積された有機物を集中して分解したことによって、フィルタの吸着性能が回復しているためである。
【００６０】
（効果）
（１）排ガス処理装置１は、ガス流路１０に設けられ、有機物の吸着とオゾンガスの分解を行うフィルタ４１と、フィルタ４１にオゾンガスを供給するオゾンガス供給部３と、ガス流路１０への、有機物を含む排ガスの導入と外気の導入とを切り換えるガス切換部と、を備える。有機物を含む排ガスをガス流路１０に導入することにより、フィルタ４１において、有機物を吸着すると共に、前記オゾンガス供給部３から供給されたオゾンガスを分解して活性種を発生させ、その活性種を用いて、吸着された有機物の分解を行う。一方、外気をガス流路１０に導入することにより、フィルタ４１に蓄積された有機物を集中して分解する。
【００６１】
ガス流路１０に流れるガスを、排ガスから外気に切り換えることによって、フィルタ４１に蓄積された有機物を集中的に分解して、フィルタ４１の吸着性能を回復させることができる。これによって、低濃度のオゾンガスを用いた場合でも、フィルタ４１を長持ちさせ、交換コストを削減することができ、経済性に優れる。また、ガス流路１０に流れるガスを切り換えるだけで、フィルタ４１を再生させることができるため、容易な制御が可能である。
【００６２】
（２）排ガスから外気に切り換えるタイミングは、ガス流路１０が設けられた施設の稼働スケジュールに応じて定めることによって、効率的にフィルタ４１を再生させることができる。例えば、化学薬品工場等において、工場のラインが停止する休日においては、有機物を含んだ排ガスが排出されない。したがって、この休日の時間を利用して効率的にフィルタ４１の回復処理を行うことで、フィルタ４１の吸着性能を定期的に回復させることができる。
【００６３】
（３）オゾンガスの濃度は約１５ｐｐｍとし、フィルタ４１は、フィルタ塔４内部に２段重ねて配置され、１枚が約２０ｃｍの厚みを有するものとした。周辺環境を考慮してオゾンガスの濃度は低めにすると、フィルタ４１の奥までオゾンガスが行き届かず、分解処理が十分に行われない可能性もあるが、１枚のフィルタ４１を２０ｃｍとし、これを２段に重ねることで、オゾンガスがフィルタ４１の奥まで届かないことや、反対に、分解されないオゾンガスが外部に流出することを防ぐことができる。
【００６４】
（４）オゾンガス供給部３は、排ガスの流れる方向に略平行に配置された直管型のＵＶランプ３１を備える。排ガスの流れる方向に略平行に配置されることにより、発生したオゾンガスが排ガスに接触しやすくなる。これによって、オゾンガスがフィルタ４１に入って活性種が発生したときに、活性種が排ガスに含まれる有機物に接触しやすくなり、有機物を効率的に分解することができる。
【００６５】
（５）オゾンガス供給部３は、酸素ガスを用いてオゾンガスを発生させるオゾンガス発生器３ｂを備える。排ガスに含まれる有機物の濃度によって、オゾンガスの濃度を調整することが望ましい場合もある。オゾンガス発生器３ｂは酸素供給量の調整により、オゾンガスの濃度を容易に調整可能である。
【００６６】
（６）排ガス処理装置１は、ガス流路１０に過酸化水素ガスを供給する過酸化水素供給部２を更に備える。過酸化水素ガスは自己分解することにより活性種を生成する。この活性種がガス流路１０に流れる排ガスに含まれる有機物に接触して、有機物を分解する。オゾンガスに加えて、過酸化水素ガスも供給することで、有機物分解の処理効率を向上させることができる。
【００６７】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係る排ガス処理装置１を、図８及び図９を参照して説明する。
なお、この第２実施形態では、前述の第１実施形態とは異なる点のみを説明し、前述の第１実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６８】
（構成及び作用）
本実施形態では、排ガス処理装置１は、ガス切換部として、ＶＯＣ計５を更に備えている。図８に示すように、ＶＯＣ計５はフィルタ塔４の下流側であって、ガス排出口４３の近傍に配置されている。このＶＯＣ計５は、施設稼働時に、フィルタ４１を通過した排ガスに含まれる有機物の量を測定する。測定結果は、記憶部８に一時的に記憶される。第１の実施形態では、タイマー９での計測時間に基づき、排ガス脱臭処理とフィルタ回復処理の切り換えを定期的に行っていた。本実施形態では、これに加えて、ＶＯＣ計５による有機物の測定値に基づいて、フィルタ４１が破過状態になったときに、排ガス脱臭処理からフィルタ回復処理への切り換えを行う。
【００６９】
そのために、記憶部８は、施設の稼働情報に加えて、ＶＯＣ計５によって測定される測定量の最大値が基準値Ａとして記憶されている。
【００７０】
フィルタ４１に吸着する有機物の量が増加するとフィルタ４１の吸着性能は次第に低下していく。フィルタ４１の吸着性能の低下に従って、フィルタ４１を通過した排ガスに含まれる有機物の濃度は上昇し、これによってＶＯＣ計５によって測定される有機物の量も上昇していく。フィルタ４１に吸着される有機物が飽和量に達すると、フィルタ４１はそれ以上の吸着を行えなくなり、破過状態となる。一方、ＶＯＣ計５での測定値は最大となり、以降、排ガスに含まれる有機物の濃度が変わらない限り、その最大値が保たれる。
【００７１】
したがって、基準値Ａは、フィルタ４１が破過状態であることを示すものである。制御部７は、排ガス脱臭処理中に、測定値と基準値Ａとを比較し、測定値が基準値Ａに至った場合は、ダンパー１１，１２の開閉を制御して、フィルタ４１の回復処理に切り換える。これによって、フィルタ４１に有機物が蓄積して破過状態になってしまった場合には、施設稼働中でもフィルタ４１の回復処理に切り換えることができる。
【００７２】
なお、フィルタ４１の回復が完了すれば再び排ガス脱臭処理に切り換えることが望ましい。フィルタ４１の回復に要する時間を予め設定しておき、その時間経過後に、排ガス脱臭処理に切り換えるようにしても良い。あるいは、記憶部８にフィルタ４１が回復したことを示す別の基準値Ｂを記憶させておき、ＶＯＣ計５での計測値が基準値Ｂまで下がったところで、排ガス脱臭処理に切り換えても良い。
【００７３】
基準値Ｂは、ＶＯＣ計５による測定値のゼロ近傍の値とすると良い。外気がガス流路１０を流れている場合でも、フィルタ４１に有機物が蓄積されている間は、フィルタ４１を通過した外気に若干の有機物が含まれる状態となる。そのため、ＶＯＣ計５では、ある程度の有機物の量が測定されることとなる。そのため、測定値のゼロ近傍の値が、フィルタ４１に蓄積された有機物が分解され、フィルタ４１の吸着性能の回復が完了したことを示す値となる。
【００７４】
また、フィルタ４１の吸着性能は、完全に回復させなくても、施設の残りの稼働時間に必要な分だけ回復させれば足りる。そこで、残りの稼働時間に基づいて回復処理を行う時間を算出し、その時間を経過した時点で、再び排ガス脱臭処理に切り換えても良い。この場合、施設の稼働停止時の定期的なフィルタ回復処理によって、フィルタ４１の吸着性能を十分に回復させることができる。
【００７５】
（効果）
本実施形態では、ガス切換部が、フィルタ４１を通過した排ガスに含まれる有機物の量を測定する有機物センサとして、ＶＯＣ計５を備える。ＶＯＣ計５によって測定された有機物の量が基準値Ａに到達すると、制御部７は、排ガスの導入から前記外気の導入へ切り換える。
【００７６】
稼働停止時間を利用してフィルタ４１の回復を行うことに加えて、稼働時間中であっても、フィルタ４１が破過状態になってしまったときは回復処理に切り換えることによって、フィルタ４１の状態に応じた柔軟性の高い排ガス脱臭処理装置を提供することができる。
【００７７】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態に係る排ガス脱臭処理装置を、図１０を参照して説明する。
なお、この第３実施形態では、前述の第１実施形態とは異なる点のみを説明し、前述の第１実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７８】
（構成）
本発明の第３実施形態に係る排ガス処理装置１は、複数のガス流路のそれぞれに過酸化水素供給部２及びオゾンガス供給部３を接続し、さらに各ガス流路にフィルタ塔４０１，４０２を設けた構成となっている。
【００７９】
複数のガス流路は、基幹のダクトから分岐する分岐ダクトとして設けることができる。図１０では、２つのガス流路１００，２００に設けられた構成を図示している。それぞれのガス流路１００，２００と基幹ダクトの間にダンパー１１１，２１１が設けられ、ダンパー１１１，２１１の開閉によって排ガスが流入するガス流路が切り換えられるようになっている。また、各ガス流路１００，２００に、外気を導入するためのダンパー１１２，２１２が設けられている。ガス流路１００には、上流側から順に過酸化水素供給部２、オゾンガス供給部３、フィルタ塔４０１及びＶＯＣ計５０１が設けられている。ガス流路２００にも同様に、上流側から順に過酸化水素供給部２、オゾンガス供給部３、フィルタ塔４０２、及びＶＯＣ計５０２が設けられている。
【００８０】
過酸化水素供給部２及びオゾンガス供給部３は、図１０に示すように、ガス流路１００及び２００で共有されている。各ガス流路１００，２００と、パイプによって接続され、パイプに設けられたバルブの開閉によって、各ガス流路１００，２００に対する過酸化水素ガス及びオゾンガスの供給及び停止が切り換えられる。
なお、過酸化水素供給部２又はオゾンガス供給部３は、ガス流路１００，２００で共有とせず、各ガス流路１００，２００に別個に設けても良い。
【００８１】
図１０では図示していないが、第１実施形態と同様に、排ガス処理装置１は制御部７を備える。この制御部７は、ダンパー１１１，２１１，１１２，２１２、過酸化水素供給部２及びオゾンガス供給部３の各バルブ及びＶＯＣ計５０１，５０２に接続され、各部の制御を行う。
【００８２】
（作用）
第３実施形態の排ガス処理装置１では、一つのガス流路１００において排ガス脱臭処理を行い、フィルタ４０１が破過状態になったときは、ガス流路１００をフィルタ回復処理に切り換え、代わりにもう一つのガス流路２００において、排ガス脱臭処理を開始する。切り換えのタイミングとしては、第２の実施形態と同様に、記憶部８に記憶された基準値Ａを利用することができる。
【００８３】
すなわち、ガス流路１００に設けられたＶＯＣ計５０１の測定値が基準値Ａに到達したとき、制御部７は、ガス流路１００のダンパー１１１を閉止し、排ガスの流入を止める。同時に、ダンパー１１２を開き、外気をガス流路１００に流入させる。過酸化水素供給部２とガス流路１００を繋ぐパイプのバルブは閉じるが、オゾンガス供給部３とガス流路１００を繋ぐパイプのバルブは開いたままにする。オゾンガス供給部３からガス流路１００に供給されるオゾンガスによって、フィルタ４０１に蓄積された有機物が分解され、フィルタ４０１の吸着性能は回復する。
【００８４】
ガス流路１００をフィルタ回復処理に切り換えると同時に、ガス流路２００で排ガス脱臭処理を開始する。具体的には、制御部７は、ガス流路２００のダンパー２１１を開いて、排ガスをガス流路２００に流入させる。過酸化水素供給部２及びオゾンガス供給部３とガス流路２００とを繋ぐパイプのバルブを開き、過酸化水素ガスとオゾンガスをガス流路２００に供給する。排ガスはガス流路２００のフィルタ塔４０２において脱臭処理が行われる。
【００８５】
ガス流路２００のフィルタが破過状態に近くなったら、今度はガス流路２００をフィルタ回復処理に切り換え、フィルタ４０１の吸着性能が回復したガス流路１００を再び排ガス脱臭処理に切り換える。
【００８６】
（効果）
以上述べたように、本実施形態では、複数のガス流路１００，２００がある場合に、それぞれのガス流路１００，２００にフィルタとオゾンガス供給部３を設けた。ガス切換部は、一のガス流路１００において排ガスの導入から外気の導入に切り換えると、他のガス流路２００において、排ガスの導入を開始する。これによって、２４時間ラインが稼働している工場や、稼動停止時間が短い工場においても、フィルタを十分に再生する時間を確保することができ、効率性の高い排ガス処理装置１を提供することができる。
【００８７】
なお、高濃度の有機物を含む排ガスが一時的に生成されたような場合には、複数のガス流路１００，２００で同時に排ガス脱臭処理を行うことによって、排ガスを速やかに処理することも可能である。
【００８８】
［その他の実施形態］
（１）本発明は上述の実施形態そのままに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を適宜変形することができる。また、上述の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせても良い。例えば、上述の実施形態に示される構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよく、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００８９】
（２）第１実施形態で説明した施設の稼働停止中のフィルタ回復処理において、フィルタ４１の回復所要時間を予め算出し、その時間が経過したところで回復処理を終了させても良い。すなわち、オゾンガス供給部３の動作を停止させて、施設の稼働開始まで排ガス処理装置をスタンバイモードに移行するようにしても良い。あるいは、第２実施形態で説明したＶＯＣ計５を用いて、測定値が基準値Ｂに至ったときは、フィルタ４１の回復が完了したと判断して、分解処理を終了させてスタンバイモードに切り換えることもできる。
【００９０】
（３）また、第１実施形態では、制御部７が、タイマー９の時刻計測結果と記憶部８に記憶された時刻ごとの稼働情報とに基づいてダンパー１１，１２の開閉制御を行うデジタル方式を例示したが、これに限られない。例えば、タイマー９をＯＮ−ＯＦＦの接点出力機能を備えたものとし、アナログ方式で工程の切り換えを行っても良い。このアナログ方式を用いた場合は、記憶部８に稼働情報を記憶しておくことは不要となる。
【００９１】
（４）上述の実施形態では、フィルタ４１を集中的に回復させる際には、ガス流路１０に外気を導入するようにしたが、外気は施設屋外から取り込むものに限られない。フィルタ４１の性能を低下させる程度の有機物を含んだものでなければ、例えば、施設の工場ラインではない場所から排出されるガスを導入しても良い。
【００９２】
（５）フィルタ４１は有機物の吸着とオゾンガスの分解を行うことができるものであれば、上述の実施形態で説明した材料や構成に限られない。例えば、活性炭やゼオライト等の多孔質材料に、マンガン等のオゾン分解触媒を担持させたもの用いても良い。あるいは、別個の板状に成形された多孔質材料とオゾン分解触媒とを積層してトレイ４１ｂに収容したものを用いても良い。
【符号の説明】
【００９３】
１  排ガス処理装置
２  過酸化水素供給部  
３  オゾンガス供給部
４  フィルタ塔
５  ＶＯＣ計
７  制御部
８  記憶部
９  タイマー
１０  ガス流路
１１，１２  ダンパー
１３  排気用ファン
１４  排気フード又は排気ガラリ
２１  貯水槽
２２  超音波振動子
３ａ  ＵＶ照射室
３１  ＵＶランプ
３ｂ  オゾンガス発生器
３２  チャンバ
３３  酸素流入口
３４  ガス排出口
３５  冷媒流入口
３６  冷媒排出口
３７ａ  酸素ボンベ
３７ｂ  酸素発生器
３８  冷却水循環装置
４１  フィルタ
４１ａ  吸着材
４１ｂ  トレイ
４２  ガス流入口
４３  ガス排出口
４４  プレフィルタ
４５  ポストフィルタ
１００，２００  ガス流路
１１１，１１２，２１１，２１２  ダンパー
４０１，４０２  フィルタ塔
５０１，５０２  ＶＯＣ計
【図１】
2015182022.tif 000003
【図２】
2015182022.tif 000004
【図３】
2015182022.tif 000005
【図４】
2015182022.tif 000006
【図５】
2015182022.tif 000007
【図６】
2015182022.tif 000008
【図７】
2015182022.tif 000009
【図８】
2015182022.tif 000010
【図９】
2015182022.tif 000011
【図１０】
2015182022.tif 000012