(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性有機化合物を含み、相対湿度が大なる排ガスを送風機を介して供給する排ガス供給路と、
前記排ガス供給路に接続し前記排ガスを通過させる熱交換器と、
前記熱交換器を通過した排ガス中の揮発性有機化合物を吸着する吸着部と、前記吸着部に吸着された前記揮発性有機化合物を加熱ガスの熱により離脱させ前記揮発性有機化合物濃度の高い濃縮したガスを発生する再生部とを有する濃縮装置と、
前記吸着部を通過した清浄空気を大気へ排気する排気路と、
前記再生部を通過し前記揮発性有機化合物濃度の高い濃縮したガスを燃焼処理し浄化した燃焼処理後ガス及び前記加熱ガスを排出する熱処理装置と、
前記燃焼処理後ガスを前記熱交換器に供給する燃焼処理後ガス流路と、
前記加熱ガスを前記再生部に供給する加熱ガス供給路と
を備え、
前記燃焼処理後ガス流路は、前記燃焼処理後ガスを外部へ一部放出するためのダンパを備えたバイパス路を前記熱交換器上流側に設け、前記排ガス供給路内の濃縮装置排ガス入口温度計の計測値が前記排ガス供給路内の熱交換器排ガス入口温度計の計測値より所定温度高くなるように前記ダンパを開閉制御することにより、前記熱交換器への前記燃焼処理後ガスの供給量を調整し、前記吸着部に供給される前記排ガスの相対湿度を所定値に制御する
ことを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の排ガス処理装置において、
前記排ガス供給路は、排ガスを水洗する塗装ミスト除去装置を介して有機溶剤系塗料の塗装ゾーンに接続される
ことを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の排ガス処理装置において、
前記排ガス供給路は、水溶剤系塗料の塗装ゾーンに接続される
ことを特徴とする排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、悪臭成分や揮発性有機化合物を含み、相対湿度が大なる排ガスから悪臭成分や揮発性有機化合物を低減する排ガス処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車体の塗装などを行う塗装設備では、塗装の際に塗装ブース（塗装設備）などで捕捉して工程から排出される排気中に含まれる揮発性有機化合物（Volatile  Organic  Compounds、以下、ＶＯＣという）を処理するＶＯＣ処理システムが採用される場合がある。塗装ブース排気などのような、中・低濃度のＶＯＣを含む排ガスについては、高い熱回収効率で処理できる蓄熱燃焼式排ガス処理装置（Regenerative  Thermal  Oxicizer、以下、ＲＴＯという）を用いると有利である。
【０００３】
特に、処理する排ガスからＶＯＣを濃縮分離し、濃縮してＲＴＯに入れれば、ＲＴＯが小型になることで処理のイニシャルコストやその設置スペースなどが有利になることから、ＲＴＯと、ＲＴＯの前段に設けたＶＯＣを吸着濃縮する濃縮装置によって構成されるＶＯＣ処理システムを備え、塗装の際に塗装ゾーンから排出される排ガス中に含まれるＶＯＣを処理する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
被塗装物として車両用外板などをベル型静電塗装機で静電塗装する場合、多くの塗料ミストが飛びそれが排気に同伴されるので、噴霧水で排ガスを洗浄する塗装ミスト除去装置を潜らせることが多い。また、最近の熱硬化型塗料として、顔料を分散する溶剤にその扱いに優れる水が用いられる塗料が使われることが多くなり、ベル型静電塗装機を備える塗装ブースなどから排出される排ガスには揮発した溶剤の水が多く含まれ、排ガスの相対湿度は９０〜１００％ＲＨとしても湿潤である。ＲＴＯの前段の濃縮装置にこの排ガスをそのまま導入すると、吸着濃縮するための活性炭、シリカゲル、ゼオライトなどの吸着剤のＶＯＣ吸着効率を大きく下げてしまう。これは、一般に吸着剤が、揮発性有機化合物のような揮発度の高いガスよりも、揮発度の低い水蒸気のようなガスを吸着しやすく、優先的に吸着されるガスは既に吸着されている他のガスと置換されて吸着されるのであり、高湿度の場合、水蒸気が優先的に吸着されるからである。
【０００５】
そこで、通常の濃縮装置前段での相対湿度対策としては、１）エリミネータ（ミストセパレータ）の設置、２）除湿装置の設置、３）加熱源（バーナや電気ヒータ）の設置、の何れかを行うことが考えられる。
１）、２）では空気中の水分除去を、３）では加熱による相対湿度の低下を行う。
また、濃縮装置の入口に吸着材や凝縮によって水分を除去する水分除去部を設けることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−５１９３５号公報
【特許文献２】特開２００４−１２５３２９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、ダクト中にエリミネータを設置する場合は、下記のような不具合がある。
エリミネータは、一般的に２〜５ｍ／ｓの面速で設計製作される。これは、面速が遅いとエリミネータにおける遮りによるガス中の微水滴のたたき落とし効果が発揮できず、逆に面速が高いと、いくら遮りを行っても、一度エリミネータで捕捉された水滴が再び高速気流により同伴されてしまうからである。ＲＴＯを採用したＶＯＣ処理システムでは、処理対象となる排ガスは大風量（約３，０００ｍ3／ｍｉｎ）であるから、必要な面積は２５〜１０ｍ2である。ダクトを２ｍ×２ｍを基準に設計すると、断面積が４ｍ2となり、２．５〜６．２５倍の断面積が必要となる。
例えば、一般的な脱臭装置の処理風量５０ｍ3タイプ（エレメント寸法０．５ｍ×０．５ｍ）では、３０００÷５０＝６０個、１０×６個（計６０個）とすると、５．０ｍ×３．０ｍ＝１５ｍ2となり、ダクトの３．７５倍の断面積になる。
【０００８】
このように、排ガスの風速を抑えるため、ダクトを非常に大きくする必要がある。即ち、ダクト中にエリミネータを設置するためには、設置スペースを大きくする必要があるという問題点があった。
また、エリミネータによる同伴水滴のたたき落としでは、その後加熱などを行わないと、過飽和空気を飽和空気状態（１００％相対湿度）に持っていくのがやっとで、効果が不十分になりがちであるという問題点もあった。
【０００９】
次に、ダクト中に除湿機を設置する場合は、凝縮除湿するための冷熱源、又は吸着除湿するための吸着剤及び再生用加熱源などのユーティリティが大々的に必要となる。また、熱交換器の実務的伝熱面積設計のための面速や、吸着の除去効率を高めるための適切な線速度を保持するため、一般的に２〜３ｍ／ｓの面速で設計作成される。よって、排ガスの面速を抑えるためにダクトを非常に大きくする必要がある。即ち、設置スペースを大きくする必要があるという問題点があった。
しかも、除湿器の冷却コイルの面速は、空気調和衛生工学便覧第１２版２汎用機器・空調機器編第５２６頁〜第５２７頁に記載のように、通過風速２〜３ｍ／ｓであるから、エリミネータよりさらに制限が厳しくなるという問題点もあった。
【００１０】
次に、ダクト中に加熱源（バーナ／加熱炉またはヒータ／電気）を設ける加熱炉または電気ヒータの場合は、下記のような不具合がある。
加熱炉では、バーナユニットの追加で制御やユーティティの供給が必要となり、さらに、安全対策、防火・防爆対策が必要な場合もあり得るという問題点があった。
一方、電気ヒータは、シーズ線が細くコイル状にして伝熱面積を稼ぐと熱が逃げる箇所が発生し、また、大風量向きに空気のバイパスファクタを小さくしようとするとシーズ線を莫大に敷設しなければならず、大風量には不向きであるという問題点があった。さらに、ＶＯＣが可燃性ガスであることが多いので、安全対策、防火・防爆対策が必要な場合もあり得る。
加えて、これらは、何れも加熱源のエネルギーが必要になる上に、大掛かりになり、しかもコストが大幅に掛かるという問題点があった。
【００１１】
また、特許文献２に記載のように、濃縮装置の入口に吸着材や凝縮によって水分を除去する水分除去部を設けると、下記のような不具合がある。
先ず、吸着材による問題点は、温度が高くなると効率が悪くなる、破過すると吸着できなくなるの主に２点である。
前者は、吸着は物質どうしの引力によるものなので、温度が高くなると分子（ここでは排ガス中のＶＯＣ等）の運動が激しくなり、吸着しにくくなる。高温で再生（脱着）するのは、この現象を逆に利用したものである。
後者は、排ガス等の分子は吸着材の表面にくっつくので、表面積が多い方が吸着できる場所が増えて効果があるが、限界もあり最初から最大の吸着量が決まっているので、これを超え（破過、飽和、平衡等と呼ぶ）て吸着できない。
【００１２】
次に、凝縮による問題点は、冷媒循環等の装置が複雑になる、エネルギー（低温を造る）が掛かる、装置等のメインテナンスが必要、等である。
ただ、吸着のような温度の条件による制約は少なくなる。また、圧損（圧力損失）も若干少なくできるため、有利にできる。
さらに、特許文献２では、先ず、気化させるためにヒータで加熱して、その後、また、ヒータで可燃性ガスを燃焼させるので、機器の無駄があり、加えて時間（タイミング）的にもうまく制御することが困難である。
【００１３】
本発明は斯かる従来の問題点を解決するために為されたもので、その目的は、排ガス中の相対湿度が大なる（例えば、９０〜１００％ＲＨ）ＶＯＣを含む排ガスを相対湿度を低く（例えば、８０％ＲＨ以下）して濃縮装置に供給することを可能とする排ガス処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に係る発明は、揮発性有機化合物を含み、相対湿度が大なる排ガスを送風機を介して供給する排ガス供給路と、前記排ガス供給路に接続し前記排ガスを通過させる熱交換器と、前記熱交換器を通過した排ガス中の揮発性有機化合物を吸着する吸着部と、前記吸着部に吸着された前記揮発性有機化合物を加熱ガスの熱により離脱させ前記揮発性有機化合物濃度の高い濃縮したガスを発生する再生部とを有する濃縮装置と、前記吸着部を通過した清浄空気を大気へ排気する排気路と、前記再生部を通過し前記揮発性有機化合物濃度の高い濃縮したガスを燃焼処理し浄化した燃焼処理後ガス及び前記加熱ガスを排出する熱処理装置と、前記燃焼処理後ガスを前記熱交換器に供給する燃焼処理後ガス流路と、前記加熱ガスを前記再生部に供給する加熱ガス供給路とを備え、前記燃焼処理後ガス流路は、前記燃焼処理後ガスを外部へ一部放出するためのダンパを備えたバイパス路を前記熱交換器上流側に設け、前記排ガス供給路内の濃縮装置排ガス入口温度計の計測値が前記排ガス供給路内の熱交換器排ガス入口温度計の計測値より所定温度高くなるように前記ダンパを開閉制御することにより、前記熱交換器への前記燃焼処理後ガスの供給量を調整し、前記吸着部に供給される前記排ガスの相対湿度を所定値に制御することを特徴とする。
【００１５】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の排ガス処理装置において、前記排ガス供給路は、排ガスを水洗する塗装ミスト除去装置を介して有機溶剤系塗料の塗装ゾーンに接続されることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の排ガス処理装置において、前記排ガス供給路は、水溶剤系塗料の塗装ゾーンに接続されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明において、ＲＴＯで処理されＶＯＣを燃焼除去された処理ガスは、蓄熱部に熱を与えて尚未だ余熱に利用できるだけの熱を充分有しており（例えば、１００℃のガス温度）、風量は、濃縮部へ導入される導入側塗装ゾーン排ガス量に比して、濃縮部での濃縮排ガスになるので、１／５〜１／２０の風量となるが、導入側のガス温度を約５℃加熱するには充分な熱量を有しており、よって、濃縮装置の前段に設けた気体−気体熱交換器によって熱回収を行うことによって確実に達成することが可能である。
そのため、本発明によれば、濃縮装置の前段に気体−気体熱交換器を設け、ＲＴＯで処理された例えば１００℃のガス温度を有する排ガスを、この気体−気体熱交換器を通過させることによって熱回収を行い、濃縮装置に導入される排ガスを５℃加熱するようにしたので、排ガスの相対湿度９０〜１００％ＲＨを８０％ＲＨ以下に低下させることが可能となり、濃縮装置の吸着剤性能低下による処理効率低下を防止できることとなった。
【００１７】
また、本発明によれば、気体一気体熱交換器の前段に送風機を配置させることで、送風機のファンの駆動動力の熱に変化するファン発熱を利用して、排ガス温度を１〜２℃上昇させることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る排ガス処理装置を示す説明図である。
【図２】図１における気体−気体熱交換器の概要を示す斜視図である。
【図３】図１における濃縮装置の作用を示す説明図である。
【図４】図１における濃縮装置のガスの流れを示す説明図である。
【図５】図１のＲＴＯの概要を示す断面図である。
【図６】図１の排ガス処理装置の冬期における運転状況を示す空気線図である。
【図７】図１の排ガス処理装置の中間期における運転状況を示す空気線図である。
【図８】図１の排ガス処理装置の夏期における運転状況を示す空気線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る排ガス処理装置１０を示す。
本実施形態に係る排ガス処理装置１０は、塗装設備１から排出される排ガス中に含まれるＶＯＣを除去することを目的とする。
本実施形態において、塗装設備１は、塗装ゾーン内で自動車の部品（被塗装物）の塗装を行う設備である。
【００２０】
本実施形態に係る排ガス処理装置１０は、排気用の送風機１２及びプレフィルタ１３を備えた排気供給路１１を塗装設備１の排気口に接続されている。塗装設備１から排出される排ガスは、例えば、塗装ミスト除去装置を通過するため、水のカーテンミストを含んでいる。そのため、排ガス中の相対湿度は、９０％ＲＨ〜１００％ＲＨと高い。最近熱硬化型塗料として水系塗料が使用されることもあるが、その場合、ミスト除去装置が無くても、排ガス中の相対湿度は、９０％ＲＨ〜１００％ＲＨと高い。
排気供給路１１は、塗装設備１内における被塗装部の塗装時に発生したＶＯＣ、塗料ミスト、塗料かす等を含む排ガスを排気用の送風機１２で排出し、内部にガラス繊維製ろ材自動更新一次フィルタ１３ａとポケット状に加工した吹き流し型の二次フィルタ１３ｂとを備えるプレフィルタ１３で塗料かす等を除去する。排気供給路１１には、排気用の送風機１２とプレフィルタ１３との間に大気へ放出するバイパスラインへの分岐管路１１ａが設けられている。
【００２１】
なお、プレフィルタ１３は、一次フィルタ１３ａ、二次フィルタ１３ｂともろ過式としたが、本発明はこれに限らず、静電式、ろ過式（ガラス繊維、合成繊維、中性能、高性能）等であれば良く、その組合せ等は任意である。
排気供給路１１のプレフィルタ１３の出口側には、処理用の送風機１４、プレート式の気体−気体熱交換器１５、活性炭フィルタ１６、濃縮装置１７が配置されている。
上述したように、塗装設備１の排ガスは、常温２０〜２５℃であるが、相対湿度が約１００％ＲＨと高いため、濃縮装置１７における処理効率の低下が懸念される。濃縮装置１７において、吸着材による対象ＶＯＣの空気からの分離処理効率９０％以上とするには、濃縮装置１７の排ガス入り口条件として、常温付近で相対湿度８０％ＲＨ以下が必要である。
【００２２】
そのため、本実施形態では、処理用の送風機１４から供給されるプレフィルタ１３を通過した排ガスは、気体−気体熱交換器１５において排ガス中の相対湿度を８０％ＲＨ以下に低減された後、活性炭フィルタ１６及び濃縮装置１７へ供給されるように構成されている。
気体−気体熱交換器１５は、図２に示すように、器体内をＸ方向の気体の複数の流路１５ｘとＹ方向の気体の複数の流路１５ｙとを相互に混じり合わないようにそれぞれ金属製のプレート１５ｐによって交互に直交させ、一方の流路を流れる気体の熱を他方の流路を流れる気体の熱と交換するように構成されている。金属製のプレート１５ｐは、両端が開口するように２つの板材で筒形状に形成されている。
【００２３】
本実施形態において、例えば、図１に示すように、気体−気体熱交換器１５は、Ｘ方向の気体の複数の流路１５ｘを、処理用の送風機１４によって供給される塗装設備１からの排ガスの流路１５ａとし、Ｙ方向の気体の複数の流路１５ｙを、後述するＲＴＯ（蓄熱燃焼式排ガス処理装置）２３からの気体の流路１５ｂとする。
気体−気体熱交換器１５のＸ方向の排ガスの流路１５ａは、活性炭フィルタ１６の吸気口１６ａに接続されている。気体−気体熱交換器１５のＹ方向のガスの流路１５ｂは、大気に放出される。
活性炭フィルタ１６は、活性炭、シリカゲル、ゼオライト等の吸着材を備え、塗装設備１から排出された排ガス中に含まれる高沸点物質等を吸着する。
【００２４】
濃縮装置１７は、例えば、図３、図４に示すように、ハニカム構造の筒状吸着体（例えば、吸着材に疎水性ゼオライトを使用）からなる濃縮ロータ１８を駆動モータ１８ｄによって回転させるチェーン１８ｅを介して例えば、２．０〜８．０ｒｐｈで回転され、装置内において濃縮ロータ１８を吸着部１８ａと再生部１８ｂとに区分させる機構を備えている。
活性炭フィルタ１６を通過したＶＯＣを含んだ処理ガスＡが入口１７ａから濃縮装置１７に導入されると、処理ガスＡは、図４に示すように、濃縮ロータ１８の吸着部１８ａへ供給される流路と濃縮ロータ１８の冷却部１８ｃに供給される流路とに分離される。
そして、濃縮ロータ１８の吸着部１８ａへ供給された処理ガスＡは吸着部１８ａを通過し、ＶＯＣが除去された清浄ガスＡ’(清浄空気)となり、流路１９を介して大気へ放出される。
【００２５】
また、濃縮装置１７の冷却部１８ｃへ供給された処理ガスは、濃縮ロータ１８の冷却部１８ｃを通過して冷却出口ガスＤ’として流路２１から導出される。
一方、ＶＯＣを吸着した濃縮ロータ１８は再生部１８ｂへ移り、ここで、後述するＲＴＯ２３からの加熱ガスと冷却出口ガスＤ’とを混合した再生ガスＢ(高温空気)が吹き付けられ、濃縮ロータ１８に吸着したＶＯＣを脱着、濃縮したガスＣ（再生部を通過した排ガス）としてＲＴＯ２３の入口に連絡する流路２０へ送り出される。なお、濃縮装置１７には、冷却ガスに大気を使用する方式もある。
流路２０は、燃焼装置用の送風機２２に繋がり、燃焼装置用の送風機２２は、ＲＴＯ２３に接続されている。
【００２６】
ＲＴＯ２３は、例えば、図５に示すように、３つの塔式のケース２３ａ，２３ｂ，２３ｃ内にそれぞれ多数のハニカムセラミックス蓄熱体から成る蓄熱部２４ａ，２４ｂ，２４ｃを配置し、蓄熱部２４ａ，２４ｂ，２４ｃの上部側にバーナ（ガスバーナ又はオイルバーナ）２５ａを備え、８００℃以上の高温でＶＯＣ成分を分解する燃焼室２５を形成し、下部に燃焼処理前ガスを導入するためのダンパ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ及び燃焼処理後ガスを導出するためのダンパ２７ｄ，２７ｅ，２７ｆを備えるホッパ２６ａ，２６ｂ，２６ｃを設けている。
【００２７】
ＲＴＯ２３は、例えば、下記のような３つの運転サイクルによって連続的に運転できるように構成されている。
第一の運転：
１つ目のケース２３ａは、ダンパ２７ａを開き、ダンパ２７ｄを閉じて燃焼処理前ガスＣを導入して蓄熱部２４ａにより昇温し、２つ目のケース２３ｂは、ダンパ２７ｂを閉じ、ダンパ２７ｅを開いて燃焼処理後ガスを冷却して排気し、３つ目のケース２３ｃは、ダンパ２７ｃ及びダンパ２７ｆを閉じて蓄熱部２４ｃの下部のホッパ２６ｃ内の残留未処理ガスをパージ吸引して、燃焼装置用の送風機の吸込み側に戻して燃焼処理ガスに導入する。
【００２８】
第二の運転：
１つ目のケース２３ａは、ダンパ２７ａ及びダンパ２７ｄを閉じて蓄熱部２４ａの下部のホッパ２６ａ内の残留未処理ガスをパージ吸引して、燃焼装置用の送風機の吸込み側に戻して燃焼処理ガスに導入する。２つ目のケース２３ｂは、ダンパ２７ｂを開き、ダンパ２７ｅを閉じて燃焼処理前ガスＣを導入して蓄熱部２４ｂにより昇温し、３つ目のケース２３ｃは、ダンパ２７ｃを閉じ、ダンパ２７ｆを開いて燃焼処理後ガスを冷却して排気する。
【００２９】
第三の運転：
１つ目のケース２３ａは、ダンパ２７ａを閉じ、ダンパ２７ｄを開いて燃焼処理後ガスを冷却し、２つ目のケース２３ｂは、ダンパ２７ｂ及びダンパ２７ｅを閉じて蓄熱部２４ｂの下部のホッパ２６ｂ内の残留未処理ガスをパージ吸引して、燃焼装置用の送風機の吸込み側に戻して燃焼処理ガスに導入する。３つ目のケース２３ｃは、ダンパ２７ｃを開き、ダンパ２７ｆを閉じて燃焼処理前ガスＣを導入して蓄熱部２４ｃにより昇温する。
【００３０】
ＲＴＯ２３は、燃焼室２５にホットバイパスダンパ２８を設け、ホットバイパスダンパ２８によって、ＶＯＣの濃度が高く、燃焼室２５内の温度が高くなり過ぎた場合には、熱を逃がす構造になっている。
加熱ガス供給路２９は、燃焼室２５の加熱ガスをＶＯＣを吸着した濃縮ロータ１８の再生部１８ｂへ吹き付けるために、再生用の送風機３０が設けられ、再生用の送風機３０の上流側では、濃縮ロータ１８を通過して冷却出口ガスＤ’を導出する流路２１が接続されている。また、流路２１との接続部より上流側には、再生用の送風機３０の下流側に設けた温度制御制御器Ｔ３によって開閉される再生ガス用ダンパ３１が設けられている。
【００３１】
ＲＴＯ２３のダンパ２７ｄ，２７ｅ，２７ｆには、燃焼処理後ガスを気体−気体熱交換器１５へ導くための燃焼処理後ガス流路３２（以下、流路３２と称する）が接続されている。流路３２には、気体−気体熱交換器１５の上流側で燃焼処理後ガスをバイパスするためのバイパス路３３を備えている。バイパス路３３には、ダンパ３４が設けられている。ダンパ３４の開閉は、活性炭フィルタ１６の入口に設けた温度計Ｔ２と、排気供給路１１のプレフィルタ１３の出口側と処理用の送風機１４との間の流路に設けた温度計Ｔ１との差（ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１）が５℃となるように調整される。即ち、排ガスの相対湿度が１００％ＲＨから８０％ＲＨ以下となるように調整される。
【００３２】
次に、本実施形態の作用を説明する。
先ず、塗装設備１から排出されるＶＯＣを含む相対湿度が約１００％ＲＨの排ガスが、排気用の送風機１２によって排気供給路１１を流下し、プレフィルタ１３にて塗料かす等が除去される。
次に、プレフィルタ１３を通過した排ガスは、処理用の送風機１４によって気体−気体熱交換器１５のＸ方向の気体の流路１５ａを通過し、処理される排ガスの相対湿度が８０％ＲＨ以下に低減される。この際、気体−気体熱交換器１５のＹ方向の気体の流路１５ｂには、ＲＴＯ２３の燃焼処理後の約１００℃の清浄ガスが流路３２を介して供給されている。
【００３３】
なお、ＲＴＯ２３の燃焼処理後の清浄ガスは、プレフィルタ１３と処理用の送風機１４との間の流路の温度を検出する温度計Ｔ１と活性炭フィルタ１６の入口の温度を検出する温度計Ｔ２との差（ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１＝５℃）となるように、流路１５ｂを流れる清浄ガスの流量をダンパ３４を開閉することによって調整されている。
次に、相対湿度が８０％ＲＨ以下に低減された処理される排ガスは、活性炭フィルタ１６に吸気口１６ａから送り込まれ、塗装設備１から排出された排ガス中に含まれる高沸点物質等が吸着により除去される。
【００３４】
次に、例えば、図３、図４に示すように、活性フィルタ１６を通過したＶＯＣを含んだ処理ガスＡが入口１７ａから濃縮装置１７に導入されると、処理ガスＡは、図４に示すように、濃縮ロータ１８の吸着部１８ａに供給される流路と濃縮ロータ１８の冷却部１８ｃに供給される流路とに分離され、濃縮ロータ１８の吸着部１８ａに供給された処理ガスＡは吸着部１８ａを通過し、ＶＯＣが除去された清浄ガスＡ’となり、流路１９を介して大気へ放出され、濃縮装置１７の冷却部１８ｃへ供給された処理ガスは、濃縮ロータ１８の冷却部１８ｃを通過して冷却出口ガスＤ’として流路２１から導出され、ＲＴＯ２３の燃焼室２５に接続する加熱ガス供給路２９と合流されている。
【００３５】
次に、ＶＯＣを吸着した濃縮ロータ１８が再生部１８ｂへ移ると、ここでＲＴＯ２３からの加熱ガスと冷却出口ガスＤ’とが加熱ガス供給路２９で混合され、混合された再生ガスＢが濃縮ロータ１８の再生部１８ｂに吹き付けられ、濃縮ロータ１８に吸着したＶＯＣを脱着、濃縮したガスＣとしてＲＴＯ２３の入口に連絡する流路２０へ送り出される。
なお、加熱ガス供給路２９を流れる加熱ガスの温度は、再生用の送風機３０の下流側に設けた温度制御制御器Ｔ３によって流路２１との接続部より上流側に設けた再生ガス用ダンパ３１を開閉することによって、ＲＴＯ２３からの加熱ガスと冷却出口ガスＤ’との混合を調整することによって調整されている。
【００３６】
次に、流路２０を介して燃焼装置用の送風機２２でＲＴＯ２３へ導入されると、ＲＴＯ２３では、上述した第一の運転、第二の運転及び第三の運転を、第一の運転→第二の運転→第三の運転→第一の運転→第二の運転→第三の運転→の運転サイクルによって繰り返すことによって、ＶＯＣを含んだガスを燃焼室２５で燃焼し、清浄化したガスを流路３２を介して気体−気体熱交換器１５のＹ方向のガスの流路１５ｂへ送り出し、燃焼室２５で燃焼したガスを加熱ガス供給路２９へ送り出す。
【００３７】
以上のように、本実施形態では、排ガス処理装置としてＲＴＯ２３を採用したため、流路３２から排ガスとして排出される燃焼処理後の清浄ガスの熱が余る。本実施形態において、受熱側は大風量（約３，０００ｍ3／ｍｉｎ）であるが、相対湿度を２０％ＲＨ下げるには５℃増加させればよい。
これに対し、放熱側のＲＴＯ２３の排ガスは小風量（約１５０ｍ3／ｍｉｎ）であるが、温度が約１００℃と大きく熱量的には十分である。このように、本実施形態では、燃焼処理後ガスの熱の有効利用を極限まで使用し、環境保護の面で有意義である。
【００３８】
このため、気体−気体熱交換器１５を導入することで、外部からの熱供給や付加装置もなく有効利用のみで目的を達成することができる。また、気体−気体熱交換器１５には可動部がなくメインテナンス上、有利である。
また、気体−気体熱交換器１５の前段に処理用の送風機１４を設置したことで、断熱圧縮の温度上昇により、ここで、２℃の上昇も確保することができる。
また、本実施形態では、付加装置を全く使用しない点は初期費用やランニングコストを低減できる。
【００３９】
本実施形態によれば、温度制御も気体−気体熱交換器１５への流路３２にバイパス路３３を設置し、処理用の送風機１４の入口温度Ｔ１と活性炭フィルタ１３の入口温度Ｔ２との温度差に基づくフィードバック制御を行い、常に５℃の温度差を確保できるようにし、安定運転が容易にできる。
【００４０】
次に、本発明を実施例によってさらに具体的に説明する。
本実施例では、排気用の送風機１２から活性炭フィルタ１６の入口までのダクトにおけるシミュレーションを行い、ダクト中の温度を試算した。
試算条件としては、冬期、中間期、夏期の３パターンとして、それぞれ外気温度は０℃、２３℃、３５℃、排ガス温度は２０℃、２３℃、２５℃とした。なお、本実施例では、シミュレーションはモデルとして、ダクト風速は代表的な１３．５ｍ／Ｓ、送風機１４の出口と気体−気体熱交換器１５の入口とは同じ位置、気体−気体熱交換器１５の出口を濃縮装置１７の入口としてある。
【００４１】
また、排気用の送風機１４の温度上昇は、排ガスの断熱圧縮によるものとし、つぎの計算式により求めた。
【００４２】
【数１】
0005744488.tif 000002
【００４３】
ここで、Ｔ2：吐出し絶対温度〔Ｋ〕
Ｔ1：吸込絶対温度〔Ｋ〕
Ｐ2：吐出し絶対圧〔Ｐａ〕
Ｐ1：吸込絶対圧〔Ｐａ〕
κ：比熱比    ※空気の場合＝１．４
ηad：断熱効率  ※ファン効率（全断熱効率）より数％くらい高い値
【００４４】
なお、処理用の送風機１４における発熱による排ガスの昇温は、例えば、下記表１における処理用の送風機１４の入口温度について説明すると、冬期１７．３０℃の場合は約３．００℃、中間期２３．０℃の場合、約３．０６℃、夏期２６．３７の場合、約３．０９℃であった。
以上から、処理用の送風機１４による排ガスの断熱圧縮により、約３．０℃程度の温度上昇が得られることが確認された。
また、気体−気体熱交換器１５の温度上昇は、ＲＴＯ２３の排ガスとの熱交換とした。
表１に試算条件とシミュレーション結果を示す。
【００４５】
【表１】
0005744488.tif 000003
【００４６】
冬期は、排ガス２０℃がダクト間で外気０℃により、処理用の送風機１４の入口では１７．３０℃まで低下した。
処理用の送風機１４の温度上昇３．００℃により、処理用の送風機１４の出口（＝気体−気体熱交換器１５の入口）では２０．３０℃、気体−気体熱交換器１５の温度上昇２．２８℃により、気体−気体熱交換器１５の出口（＝濃縮装置１７の入口）では２２．５８℃になる。
【００４７】
図６に示すように、Ｔ−Ｘ空気線図上のプロットから、気体−気体熱交換器１５入口の、１７．３℃ＤＢ、１００％ＲＨの状態の排ガスは、濃縮装置１７の入口における相対湿度は約７３％ＲＨになる。ダクト間の温度変化は、絶対湿度が減少するので結露水が生じ、０．０１４８ｋｇ／ｋｇから０．０１２４ｋｇ／ｋｇの減少から、排水量は１時間当たり５４４Ｌになる。
中間期は、排ガスと外気温度が等しいため温度変化は起こらず、処理用の送風機１４の入口では２３．００℃になる。
【００４８】
処理用の送風機１４の温度上昇３．０６℃により、処理用の送風機１４の出口（＝気体−気体熱交換器１５の入口）では２６．０６℃、気体−気体熱交換器１５の温度上昇２．１２℃により、気体−気体熱交換器１５の出口（＝濃縮装置１７の入口）では２８．１８℃になる。
図７に示すように、Ｔ−Ｘ空気線図上にプロットから、気体−気体熱交換器１５入口の、２６．０６℃ＤＢ、１００％ＲＨの状態の排ガスは、濃縮装置１７の入口における相対湿度は約７４％ＲＨになる。ダクト間の温度変化がないため、絶対湿度も変化せず、結露水は生じない。
【００４９】
夏期は、排ガス２５℃がダクト間で外気３５℃により、処理用の送風機１４の入口では２６．３７℃まで上昇する。
処理用の送風機１４の温度上昇３．０９℃により、処理用の送風機１４の出口（＝気体−気体熱交換器１５の入口）では２９．４７℃、気体−気体熱交換器１５の温度上昇２．０３℃により、気体−気体熱交換器１５の出口（＝濃縮装置１７の入口）では３１．５０℃になる。
【００５０】
図８に示すように、Ｔ−Ｘ空気線図上のプロットから、気体−気体熱交換器１５入口の、２９．４７℃ＤＢ、１００％ＲＨの状態の排ガスは、濃縮装置１７の入口における相対湿度は約６９％ＲＨになる。ダクト間で温度低下がないため、絶対湿度も低下せず、結露水は生じない。
いずれの期間においても、濃縮装置１７の入口では相対湿度８０％ＲＨ以下が確保でき、処理効率は９０％以上になると考えられる。ダクト中の排水は、絶対湿度の低下が生じる冬期のみ生成する。
【００５１】
次に、濃縮装置１７をさらに具体的に説明する。
本例では、φ４，２００×Ｄ４００ｍｍの濃縮ロータ１８を２つ使用した。ロータの回転数を、２．０〜８．０ｒｐｍとした。
処理用の送風機１４に供給される排ガスを一例としては、風量２，８８０．０Ｎｍ3／ｍｉｎ（Ｑ1）、ＶＯＣ濃度８３ｐｐｍ、排ガス温度２５℃とする。
活性炭フィルタ１６を通過し、吸着部１８ａへ供給されるガスは、風量２，７６１．８Ｎｍ3／ｍｉｎ、ＶＯＣ濃度８３ｐｐｍ、排ガス温度２５℃とする。
活性炭フィルタ１３を通過し、冷却部１８ｃへ供給されるガスは、風量１１８．２Ｎｍ3／ｍｉｎ、ＶＯＣ濃度８３ｐｐｍ、排ガス温度２５℃とする。
【００５２】
ＲＴＯ２３からの加熱ガスの温度は８２５℃、風量２５．８Ｎｍ3／ｍｉｎとする。
吸着部１８ａを通過した処理ガスは、風量２，７６１．８Ｎｍ3／ｍｉｎ、ＶＯＣ濃度８．３ｐｐｍ、効率≧９０．０％、排ガス温度２７〜２９℃となる。
冷却部１８ｃを通過したガスは、風量１１８．２Ｎｍ3／ｍｉｎ、ＶＯＣ濃度８３ｐｐｍ、排ガス温度９０〜１３０℃となる。
再生用の送風機３０から供給される再生用のガスは、風量１４４．０Ｎｍ3／ｍｉｎ（Ｑ2）、ＶＯＣ濃度８３ｐｐｍ、排ガス温度２００℃とする。
再生部１８ｂを通過し、燃焼装置用の送風機２２から供給される処理ガスは、風量１４４．０Ｎｍ3／ｍｉｎ、ＶＯＣ濃度１，５００ｐｐｍ、排ガス温度約６０℃となる。
【００５３】
その結果、濃縮倍率は、Ｑ1：Ｑ2＝２，８８０．０Ｎｍ3／ｍｉｎ：１４４．０Ｎｍ3／ｍｉｎ＝２０：１である。
以上の結果から、気体−気体熱交換器１５のＹ方向のガスの流路１５ｂへ送り出される空気の風量は１１８．２Ｎｍ3／ｍｉｎ、温度は約１０５℃となる。
従って、Ｔ２−Ｔ１＝５℃とするためには、バイパス路３３のダンパ３４によって、風量を１１８．２Ｎｍ3／ｍｉｎ−αとなるように調整される。
【００５４】
本実施例では、濃縮装置１７の倍率（風量比）について、Ｑ1：Ｑ2＝２，８８０：１４４＝２０：１として説明したが、５：１〜２０：１であればよい。下限値側は、技術的な問題はないが、風量を小さくしないのは、濃縮装置としてのメリットがなくなるからである。ただし、濃縮しすぎると爆発の危険があるので、濃縮対象物質の爆発限界は必ず確認する。各物質の爆発限界の１／４以下が一般的な慣例である。上限値側は、技術的に限界があり、３０倍まで可能とされるが、再生に必要な熱量を与えるためには、２０:１程度が望ましい。
【００５５】
なお、上記実施形態では、ＲＴＯ２３を３つの塔を有する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、２つの塔を有するもの又は３つ以上の塔を有するものとしてもよい。
また、上記実施形態では、ＲＴＯ２３を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、回転蓄熱燃焼式排ガス処理装置（RRTO: Rotary Regenerative Thermal Oxidizer)、触媒燃焼式排ガス処理装置（CTO: Catalytic Thermal Oxidizer)、直接燃式排ガス処理装置（DTO: Direct Thermal Oxidizer)を用いてもよい。
【００５６】
触媒燃焼式排ガス処理装置では、例えば、約２００℃の清浄ガスを取り出すことができる。直接燃焼式排ガス処理装置では、例えば、約４００℃の清浄ガスを取り出すことができる。
何れの場合も、気体−気体熱交換器１５に１００℃以上の高温の清浄ガスを供給することができ、塗装用設備１から排出されるＶＯＣを含む処理ガスの相対湿度を１００％ＲＨから８０％ＲＨ以下に確実に低減することが可能となる。
【００５７】
また、上記実施形態では、自動車の部品の塗装を行う塗装設備１に対応する排ガス処理装置について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、冷蔵庫や洗濯機等の家電に塗装を施す塗装設備や紙等の媒体にインクを転写する印刷設備や半導体、液晶パネルの製造ライン等に適用することも可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１  塗装設備
１０  排ガス処理装置
１１  排気供給路
１２  排気用の送風機
１３  プレフィルタ
１４  処理用の送風機
１５  気体−気体熱交換器
１６  活性炭フィルタ
１７  濃縮装置
１８  濃縮ロータ
１８ａ  吸着部
１８ｂ  再生部
１８ｃ  冷却部
２２  燃焼装置用の送風機
２３  ＲＴＯ
２５  燃焼室
２９  加熱ガス供給路
３０  再生用の送風機
３１  再生ガス用ダンパ
３３  バイパス路
３４  ダンパ
Ｔ１、Ｔ２  温度計
Ｔ３  温度制御制御器
【図１】
0005744488.tif 000004
【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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【図７】
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【図８】
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