(57)【要約】【課題】  簡単な装置構成で溶剤などの回収対象成分を確実に回収することができ、設備費や保守費の低減だけでなく、ランニングコストの低減も図ることができるガス回収装置を提供する。【解決手段】  混合ガス中に含まれる回収対象成分を回収する装置において、連続的に回転する回転体１１と、回転体を回収対象成分の凝縮温度又は凍結温度に冷却する冷却手段（液冷媒貯留槽１３）と、冷却された回転体に混合ガスを接触させて混合ガス中の回収対象成分を回転体の表面に凝縮又は凍結させるガス接触手段（ガス流路１２）と、回転体の表面に凝縮又は凍結した回収対象成分を回転体の表面から削ぎ取る削取手段（削取部材１５）と、削ぎ取った液体状又は固体状の回収対象成分を捕集する捕集手段（押出部材１６）とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合ガス中に含まれる低沸点の回収対象成分を回収するためのガス回収装置において、回転駆動手段によって連続的に回転する回転体と、該回転体を前記回収対象成分の凝縮温度又は凍結温度に冷却する冷却手段と、冷却された回転体に前記混合ガスを接触させて混合ガス中の前記回収対象成分を回転体の表面に凝縮又は凍結させるガス接触手段と、回転体の表面に凝縮又は凍結した回収対象成分を回転体の表面から削ぎ取る削取手段と、削ぎ取った液体状又は固体状の回収対象成分を捕集する捕集手段とを備えていることを特徴とするガス回収装置。
【請求項２】
前記回転体が軸線を水平方向に配置した円筒体又は円柱体であり、前記冷却手段が前記回転体の下部が浸漬される液冷媒貯留槽であり、前記ガス接触手段が前記回転体の軸線に直交する方向に前記混合ガスが流れるガス流路であることを特徴とする請求項１記載のガス回収装置。
【請求項３】
前記削取手段は、先端が前記回転体の表面に摺接する板状体であり、前記ガス流路と前記液冷媒貯留槽とを仕切る仕切部材を兼ねていることを特徴とする請求項２記載のガス回収装置。
【請求項４】
前記捕集手段は、前記回転体の軸線に平行な方向に移動して、削ぎ取った液体状又は固体状の回収対象成分を回転体の端部に隣接して前記ガス流路の側壁部に設けられた捕集部に移送する移送部材を備えていることを特徴とする請求項２又は３記載のガス回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス回収装置に関し、詳しくは、混合ガス中に含まれる低沸点の回収対象成分を回収するためのガス回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境、医薬、原薬、化学、合成、ファインケミカル、食品などの各種プロセスで使用される溶剤などの成分は、大気中に放出されると公害を引き起こす原因となるため、従来から、各種ガス分離手段、除去手段を使用して大気への放出を防止するようにしている。例えば、パラフィン系炭化水素などの溶剤を含有するガスから溶剤を回収する装置として、２台の熱交換器を、熱交換器を冷却状態として溶剤を凍結させる凍結工程と、熱交換器を昇温して凍結した溶剤を解凍して回収する解凍工程とに交互に切り替えて溶剤の回収する装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１６７５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載された溶剤回収装置は、構造が複雑な熱交換器を２台必要とするだけでなく、ガスの流れを切り替えるための複雑な配管構造を必要とするため、設備費が高額となり、保守にも手間が掛かるという問題がある。さらに、回収対象成分の量が多い場合は、熱交換器の閉塞を生じるおそれもあった。一方、吸着剤を用いて溶剤を吸着分離するガス分離装置でも、吸着剤を充填した吸着筒を２筒必要とするため、前記同様に設備費や保守費が高額なものとなり、回収対象成分の含有量が多いものには適用が困難であった。
【０００５】
そこで本発明は、簡単な装置構成で溶剤などの回収対象成分を確実に回収することができ、設備費や保守費の低減だけでなく、ランニングコストの低減も図ることができるガス回収装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明のガス回収装置は、混合ガス中に含まれる低沸点の回収対象成分を回収するためのガス回収装置において、回転駆動手段によって連続的に回転する回転体と、該回転体を前記回収対象成分の凝縮温度又は凍結温度に冷却する冷却手段と、冷却された回転体に前記混合ガスを接触させて混合ガス中の前記回収対象成分を回転体の表面に凝縮又は凍結させるガス接触手段と、回転体の表面に凝縮又は凍結した回収対象成分を回転体の表面から削ぎ取る削取手段と、削ぎ取った液体状又は固体状の回収対象成分を捕集する捕集手段とを備えていることを特徴としている。
【０００７】
さらに、本発明のガス回収装置は、前記回転体が軸線を水平方向に配置した円筒体又は円柱体であり、前記冷却手段が前記回転体の下部が浸漬される液冷媒貯留槽であり、前記ガス接触手段が前記回転体の軸線に直交する方向に前記混合ガスが流れるガス流路であること、前記削取手段が、先端が前記回転体の表面に摺接する板状体であり、前記ガス流路と前記液冷媒貯留槽とを仕切る仕切部材を兼ねていること、前記捕集手段が、前記回転体の軸線に平行な方向に移動して、削ぎ取った液体状又は固体状の回収対象成分を回転体の端部に隣接して前記ガス流路の側壁部に設けられた捕集部に移送する移送部材を備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のガス回収装置によれば、冷却手段で回収対象成分の凝縮温度又は凍結温度に冷却した回転体に回収対象成分を含む混合ガスを接触させることにより、回収対象成分を回転体の表面に凝縮又は凍結させて混合ガス中から連続的に分離することができ、削取手段で凝縮又は凍結した回収対象成分を削ぎ取ることにより、冷却された回転体による回収対象成分の分離を連続して行うことができる。また、削ぎ取った液体状又は固体状の回収対象成分を捕集手段で捕集することにより、液体状又は固体状の回収対象成分が回転体や削取手段の近傍に蓄積することがなくなるとともに、回収対象成分を適宜な容器なとに捕集することにより、回収対象成分を再利用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のガス回収装置の第１形態例を示す側壁を省略した斜視図である。
【図２】同じく断面側面図である。
【図３】本発明のガス回収装置の第２形態例を示す断面側面図である。
【図４】同じく平面図である。
【図５】本発明のガス回収装置の第３形態例を示す要部の説明図である。
【図６】本発明のガス回収装置の第４形態例を示す要部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
まず、図１及び図２は、本発明のガス回収装置の第１形態例を示すもので、本形態例に示すガス回収装置は、回転軸１１ａの軸線を水平方向に向けて配置された回転体１１と、該回転体１１の上半部を覆うようにして設けられたガス流路１２と、前記回転体１１の下半部を覆うようにして設けられた液冷媒貯留槽１３と、ガス流路１２と液冷媒貯留槽１３とを水平方向に仕切る金属又は合成樹脂製の板状体からなる仕切り部材１４ａ，１４ｂと、ガス流路１２の下流側に位置する仕切り部材１４ｂの先端に設けられた削取部材（スクレーパ）１５と、該削取部材１５に隣接するようにして設けられた移送部材である押出部材１６とを備えている。
【００１１】
回転体１１は、熱容量の大きな金属、セラミックなどで円柱状又は円筒状に形成されたもので、表面は、前記削取部材１５での削ぎ取りを容易に行えるような処理、例えば、メッキや研磨などの平滑化処理が施されている。この回転体１１は、電動機などの回転駆動手段により、回転軸１１ａを介してガス流路１２側の表面がガス流れ方向に進むように、一定の回転方向に、一定の回転速度で連続的に回転することができるように形成されている。
【００１２】
ガス接触手段であるガス流路１２は、前記仕切り部材１４ａ，１４ｂと、回転体１１の両端部を覆う側壁１２ａと、回転体１１の上部に対応した膨らみを有する天板１２ｂとで形成されており、ガス流路１２の上流端には、回収対象成分を含む混合ガスを導入する混合ガス導入経路２１が設けられるとともに、ガス流路１２の下流端には、回収対象成分の分離処理を終えた処理ガスを導出する処理ガス導出経路２２が設けられている。
【００１３】
冷却手段である液冷媒貯留槽１３は、回転体１１の表面を回収対象成分の凝縮温度以下に冷却するための液冷媒を貯留するもので、外部への放熱を抑えるため、適宜な断熱構造で形成されている。液冷媒貯留槽１３には、液冷媒貯留槽１３内の液冷媒の液面を一定に保つための液面指示調節計２３と、該液面指示調節計２３が検出した液面に応じて開閉する液冷媒供給弁２４とが設けられている。液冷媒の液面は、仕切り部材１４ａ，１４ｂ間の空間を通して液冷媒貯留槽１３内に突出する回転体１１の下部側を液冷媒によって十分に冷却できるように設定されている。
【００１４】
削取手段である削取部材１５は、回転体１１の材質や削ぎ取る回収対象成分の状態に応じた材質、例えば金属や合成樹脂で形成することができる。本形態例では、ガス流れ方向下流側の仕切り部材１４ｂを回転体１１の近傍まで延出し、仕切り部材１４ｂの先端を削取部材１５として使用している。
【００１５】
捕集手段である前記押出部材１６は、先端に押出板１６ａを備えた操作軸１６ｂをシリンダなどの適宜な駆動手段によって往復動させるように形成されており、削取部材１５によって回転体１１の表面から削ぎ取った液体状又は固体状の回収対象成分を、ガス流路１２の側壁１２ａに設けられた開口２５に連設された捕集部に向けて押し出したり、引き出したりするように作動する。
【００１６】
また、液冷媒貯留槽１３の蓋体を兼ねる仕切り部材１４ａ，１４ｂの下部には断熱材１７がそれぞれ設けられており、仕切り部材１４ａ，１４ｂが低温になって仕切り部材１４ａ，１４ｂの表面に回収対象成分が凝縮したり、凍結したりすることを防止するようにしている。
【００１７】
このように形成したガス回収装置を用いて混合ガス中に含まれる低沸点の回収対象成分、例えば窒素ガス中に、低温において蒸気圧が高い成分である揮発性溶剤を含む混合ガスから揮発性溶剤を回収する場合には、まず、液冷媒貯留槽１３内に、回転体１１の表面を、回収対象成分が凍結する温度以下に冷却可能な液冷媒を所定の液面まで注入する。使用する液冷媒は、ガス流路１２に導入される混合ガスの温度、回収対象成分の沸点や融点、混合ガス中の回収対象成分以外の成分の状態などの条件によって異なる。例えば、混合ガスの温度が高く、含まれている回収対象成分が常温で固体となる成分の場合は、液冷媒として冷水を用いることも可能であるが、液体窒素のような低温液化ガスを用いて回転体１１を極低温に冷却することにより、融点が低い溶剤も確実に凝縮、凍結させて混合ガス中から分離して回収することが可能となる。回転体１１の冷却温度は、回収対象成分が凝縮する温度以下であればよく、回収対象成分が凍結する温度以下でもよく、混合ガス中の他の成分の状態に応じて最適な冷却温度を設定すればよい。
【００１８】
回転体１１をゆっくりと回転させ、回転体１１が十分に冷却された状態でガス導入経路２１からガス流路１２に混合ガスを導入すると、混合ガス中の回収対象成分が回転体１１の表面に凝縮又は凍結することにより、回転体１１の表面に液体又は固体の状態で付着して混合ガス中から分離される。回収対象成分の分離処理を終えた処理ガスは、ガス流路１２の下流側に流れて処理ガス導出経路２２から導出される。
【００１９】
回転体１１の表面に付着した回収対象成分は、回転体１１の回転によって削取部材１５により削ぎ取られ、削取部材１５の近傍に溜まる状態になる。この状態で押出部材１６を作動させることにより、削ぎ落とされた液体状又は固体状の回収対象成分を前記開口２５から回収容器などの捕集部に捕集して回収することができる。
【００２０】
捕集部は、回収対象成分の性状に応じて適宜な手段を用いることができ、例えば、回収対象成分が液体の場合には適宜な容器を用いることができる。また、回収対象成分が凍結している場合は、適宜な容器に捕集した後、適宜加温して液化あるいは気化させることにより、回収対象成分、この場合は、揮発性溶剤を再利用可能な状態にすることができる。
【００２１】
図３及び図４は、本発明のガス回収装置の第２形態例を示している。なお、以下の説明において、前記第１形態例に示したガス回収装置の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２２】
第２形態例に示すガス回収装置は、回転体１１の外周に位置する天板１２ｂの内面に、回転体１１の法線方向に複数のガスガイド部材３１を設けるとともに、隣接するガスガイド部材３１の異なる端部に開口３２をそれぞれ設けている。これにより、回転体１１の外周におけるガス流路１２の流路長を長くすることができ、混合ガスと回転体１１の表面との接触の機会を増やして、より確実に回収対象成分を回転体１１の表面に凝縮又は凍結させることができる。
【００２３】
図５は、本発明のガス回収装置の第３形態例を示している。第３形態例に示すガス回収装置は、仕切り部材１４ｂとは別に形成した削取部材１５と回転体１１の表面とが交差する角度を鋭角とし、付着した液体や固体の削ぎ取りを容易に行えるようにしている。このように、回転体１１の表面に対する削取部材１５の角度を回収対象成分の付着状況に応じて適宜設定することにより、付着物の削ぎ取りを容易かつ確実に行うことができる。
【００２４】
図６は、本発明のガス回収装置の第４形態例を示している。第４形態例に示すガス回収装置は、捕集手段として、回転体１１の軸線と平行な方向にスクリュー４１を配置するとともに、該スクリュー４１のガス流れ方向下流側にカバー４２を設け、削取部材１５で削ぎ取った回収対象成分をスクリュー４１で連続して捕集部に送り出すように形成している。このようなスクリュー４１を用いることにより、回収対象成分の量が多い場合でも、削取部材１５の近傍に回収対象成分が大量に蓄積することがなくなり、ガス流路１２内のガスの流れを妨げることがなくなる。
【００２５】
以上説明したように、本発明のガス回収装置によれば、工業的な各種プロセスから排出される混合ガス中に含まれる溶剤を、簡単な構成の装置で効率よく連続して分離回収することができ、設備費や保守費の低減だけでなく、ランニングコストの低減も図ることができる。また、回転体の冷却温度や回転速度、混合ガスの流速、捕集手段の捕集能力などを適切に設定することにより、混合ガス中の溶剤濃度が高い場合でも閉塞などを生じることがなく、安定した状態で確実に溶剤を回収することができる。さらに、有機溶剤だけでなく水分の除去にも用いることができる。
【００２６】
また、複数のガス回収装置を直列に配置することも可能であり、本発明のガス回収装置を周知のガス分離装置、例えば吸着分離装置の前段に配置することにより、吸着分離装置の負担を大幅に軽減することができる。なお、回転体は、円柱状、円筒状以外に、円盤状の両面に回収対象成分を付着させるようにしてもよく、混合ガスの状態に応じて回転速度を可変できるようにしてもよい。また、削取部材を二重、三重に設けることもできる。さらに、ガス流路内のガスの流れは逆方向であってもよく、ガス接触手段は、混合ガスをシャワー状に回転体に吹き付けるものであってもよく、同様に、冷却手段も、冷媒を回転体に吹き付けるものであってもよい。さらに、移送部材は、押出部材に限らず、掻き出し部材であってもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１１…回転体、１１ａ…回転軸、１２…ガス流路、１２ａ…側壁、１２ｂ…天板、１３…液冷媒貯留槽、１４ａ，１４ｂ…仕切り部材、１５…削取部材、１６…押出部材、１６ａ…押出板、１６ｂ…操作軸、１７…断熱材、２１…混合ガス導入経路、２２…処理ガス導出経路、２３…液面指示調節計、２４…液冷媒供給弁、２５…開口、３１…ガスガイド部材、３２…開口、４１…スクリュー、４２…カバー 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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