(57)【要約】【課題】揮発性有機化合物を含有した被処理ガスのガス濃度を、簡易な方法で一定範囲の濃度に制御できるガス濃度制御方法を提供する。【解決手段】本発明のガス濃度制御方法は、被処理ガス原から揮発性有機化合物を含有した被処理ガスを吸着塔５にその上流側から下流側へ通過させることにより、揮発性有機化合物を吸着材層に吸着させる吸着工程と、被処理ガスにおける揮発性有機化合物の濃度は経時的に低くなっており、被処理ガスのガス濃度が所定濃度以下になったときに、吸着工程を終了して被処理ガスが吸着塔５を迂回する迂回工程と、吸着材層から揮発性有機化合物を離脱させて得た離脱ガスを迂回工程で迂回した被処理ガスに混合することにより、ガス濃度を一定範囲の濃度に調整する濃度調整工程とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理ガス原から揮発性有機化合物を含有した被処理ガスを吸着材層にその上流側から下流側へ通過させることにより、揮発性有機化合物を吸着材層に吸着させる吸着工程と、
被処理ガスにおける揮発性有機化合物の濃度は経時的に低くなっており、被処理ガスのガス濃度が所定濃度以下になったときに、吸着工程を終了して被処理ガスが吸着材層を迂回する迂回工程と、
吸着材層から揮発性有機化合物を離脱させて得た離脱ガスを迂回工程で迂回した被処理ガスに混合することにより、ガス濃度を一定範囲の濃度に調整する濃度調整工程とを備えることを特徴とするガス濃度制御方法。
【請求項２】
濃度調整工程において、離脱ガスは吸着材層の上流側を負圧にして吸引した吸引ガス、被処理ガス原から導入した第２被処理ガス又は外気を吸着材層の上流側から下流側に通過させて得た吸着材層通過ガスの何れかであることを特徴とする請求項１に記載のガス濃度制御方法。
【請求項３】
迂回工程と濃度調整工程との間に、吸着材層の上流側を負圧にする工程と、吸着材層の上流側を正圧にする工程とを交互に繰り返して吸着材層内における揮発性有機化合物の濃度分布を調整する濃度分布調整工程を備えることを特徴とする請求項１に記載のガス濃度制御方法。
【請求項４】
濃度調整工程は、被処理ガス原から導入した第２被処理ガス又は外気を吸着材層の上流側から下流側に供給して得た吸着材通過ガスを吸着材層を迂回した被処理ガスに混合する工程と、吸着材通過ガスのガス濃度が目標濃度よりも高くなったときに被処理ガス原から導入した第２被処理ガス又は外気を吸着材層を迂回した被処理ガスに混合する工程と、吸着材層の上流側を負圧にして吸引した吸引ガスを吸着材層を迂回した被処理ガスに混合する工程とを行うことを特徴とする請求項１又は３に記載のガス濃度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揮発性有機化合物を含有した被処理ガスのガス濃度を一定範囲内の濃度に制御するガス濃度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、滅菌作業後に滅菌室から排出される酸化エチレン（揮発性有機化合物）を含有する被処理ガスを燃焼処理すると共に、滅菌室を清浄なエアで置換しつつ（エアレーション）被処理ガスを滅菌室から排出することが開示されている。そして、特許文献１の技術では、被処理ガスを吸着材層に通過させ、被処理ガス中に含まれる揮発性有機化合物を吸着材に吸着させることで、被処理ガスのガス濃度（揮発性有機化合物の濃度）を燃焼処理（無毒化処理）可能な濃度に低減している。
【０００３】
そして、この特許文献１の技術では、エアレーションによりガス濃度が所定濃度以下になったときに、吸着材層に逆方向から被処理ガスを通過させて吸着材層に吸着している揮発性有機化合物を離脱させ、被処理ガスのガス濃度を高めることが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２１５５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、触媒や燃焼を利用した揮発性有機化合物の無毒化処理では、被処理ガスのガス濃度が安定しないと、触媒を傷めたり爆発発火を起こしたりするおそれがあり、安定した燃焼が得られなくなるという不都合がある。
【０００６】
これに対して、特許文献１の技術では、エアレーションにより被処理ガスのガス濃度が低くなった場合には、被処理ガスを吸着材層に逆向に流すだけであるから、一時的にガス濃度が高まったり、その後次第にガス濃度が低くなるというように、被処理ガスのガス濃度が不安定になる（一定範囲の濃度に収めることができない）という問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、揮発性有機化合物を含有した被処理ガスのガス濃度を、簡易な方法で一定範囲の濃度に制御できるガス濃度制御方法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】
【０００８】
前記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、被処理ガス原から揮発性有機化合物を含有した被処理ガスを吸着材層にその上流側から下流側へ通過させることにより、揮発性有機化合物を吸着材層に吸着させる吸着工程と、被処理ガスにおける揮発性有機化合物の濃度は経時的に低くなっており、被処理ガスのガス濃度が所定濃度以下になったときに、吸着工程を終了して被処理ガスが吸着材層を迂回する迂回工程と、吸着材層から揮発性有機化合物を離脱させて得た離脱ガスを迂回工程で迂回した被処理ガスに混合することにより、ガス濃度を一定範囲の濃度に調整する濃度調整工程とを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、濃度調整工程において、離脱ガスは吸着材層の上流側を負圧にして吸引した吸引ガス、被処理ガス原から導入した第２被処理ガス又は外気を吸着材層の上流側から下流側に通過させて得た吸着材層通過ガスのいずれかであることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、迂回工程と濃度調整工程との間に、吸着材層の上流側を負圧にする工程と、吸着材層の上流側を正圧にする工程とを交互に繰り返して吸着材層内における揮発性有機化合物の濃度分布を調整する濃度分布調整工程を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載された発明は、請求項１又は３に記載の発明において、濃度調整工程は、被処理ガス原から導入した第２被処理ガス又は外気を吸着材層の上流側から下流側に供給して得た吸着材通過ガスを吸着材層を迂回した被処理ガスに混合する工程と、吸着材通過ガスのガス濃度が目標濃度よりも高くなったときに被処理ガス原から導入した第２被処理ガス又は外気を吸着材層を迂回した被処理ガスに混合する工程と、吸着材層の上流側を負圧にして吸引した吸引ガスを吸着材層を迂回した被処理ガスに混合する工程とを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、被処理ガスは被処理ガス原のエアレーション等により経時的にガス濃度（揮発性有機化合物の濃度）が低くなり、所定濃度以下になったときには、被処理ガスが吸着材層を迂回し、吸着材層の揮発性有機化合物を離脱させて得た離脱ガスを混合することにより、濃度が低下した被処理ガスのガス濃度を緩やかに高めることができ、一定範囲内の濃度に制御できる。
【００１３】
また、濃度調整工程において被処理ガスには別経路の離脱ガスを混合しているので、離脱ガスの濃度や混合量の調整により濃度調整が容易にできる。
【００１４】
吸着工程で吸着材に吸着させた揮発性有機化合物を離脱させているので、吸着材を復元して連続使用することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の作用効果を奏すると共に、ガス濃度制御回路を簡易な構成にでき且つ操作性が良い。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の作用効果を奏すると共に、吸着工程において吸着材層内では上流側で吸着された揮発性有機化合物が離脱して下流側で吸着されることにより下流側の濃度が高いという濃度の偏りが生じる。従って、吸着層の上流側を負圧にして揮発性有機化合物を下流側から上流側へ移動させたり、吸着層の上流側を正圧にして揮発性有機化合物を上流側から下流側へ移動させることにより、吸着層内における揮発性有機化合物の濃度分布を平均化して濃度の偏りを防止できる。
【００１７】
また、本発明の濃度分布調整工程では、被処理ガスは吸着材層を迂回しているので、被処理ガスが吸着材層の濃度の平均化の妨げにならない。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、濃度調整工程では、被処理ガス原から得た第２被処理ガス又は外気を吸着材層の上流側から下流側に供給して得た離脱ガスを吸着材層を迂回した被処理ガス（迂回ガス）に混合して濃度を高め、離脱ガス濃度が目標濃度よりも高くなったときには被処理ガス原から導入した第２被処理ガス又は外気を吸着材層を迂回ガスに混合して被処理ガスの濃度を低くすることにより、一定範囲内の濃度を長期に亘って安定に保持することができる。
【００１９】
更に、吸着材層の上流側を減圧にして吸引した吸引ガスを迂回ガスに混合する工程を加えることにより、吸着材層における上流側と下流側とで揮発性有機化合物の濃度分分布の平均化を図り、濃度の偏りを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。本実施の形態では、揮発性有機化合物を含有する被処理ガスを収納してあるガスタンクから被処理ガスを供給し、被処理ガスを触媒反応により燃焼処理して浄化するものであり、図１に示すように、濃度制御部２１と、燃焼処理部２２とから構成されている。
【００２１】
濃度制御部２１は、ガス導入路ａと、迂回路ｂと、外気導入路ｃとを備え、ガス導入ロａには吸着塔（吸着材層）５が設けてある。ガス導入路ａにおいて吸着塔５の上流側には第１開閉弁１、下流側には第６開閉弁６が設けてあり、第１開閉弁１の上流側に迂回路ｂが接続されている。迂回路ｂには第４開閉弁４が設けてあり、迂回路ｂは第６開閉弁６の下流側でガス導入路ａに接続されている。
【００２２】
外気導入路ｃには、送風機９と、送風機９の下流側に設けた第７開閉弁７とが設けてあり、第７開閉弁７の下流側で吸着塔真空引き路ｅに接続されている。吸着塔真空引き路ｅは、吸着塔５の上流側と下流側とにおいてガス導入路ａに接続されており、吸着塔５の上流側においては吸着塔５と第１開閉弁１との間で接続し、吸着塔５の下流側においては第６開閉弁６と迂回路ｂの接続部との間に接続されている。
【００２３】
吸着塔真空引き路ｅには第２開閉弁２と、第２開閉弁２の下流側に位置する送風兼用真空ポンプ１０とが設けてある。尚、外気導入路ｃは第２開閉弁２の上流側で吸着塔真空引き路ｅに接続されている。
【００２４】
また、外気導入路ｃには、送風機９の上流側に第２空気導入路ｄが接続されおり、この第２空気導入路ｄの下流側は、吸着塔真空引き路ｅに第２開閉弁２と送風兼用真空ポンプ１０との間に接続されている。
【００２５】
吸着塔５には吸着材層５ａ（図１３参照）が設けてあり且つ内部の圧力を検知する圧力センサ１１が設けてある。吸着材は揮発性有機化合物を吸着するものであり、例えば、活性炭、ゼオライト、シリカ、アルミナ、その他の多孔質吸着材である。
【００２６】
燃焼処理部２２には、濃度制御部２１で調整された被処理ガスが導入され、燃焼処理により浄化した浄化ガスを排出するようになっている。この燃焼処理部にはヒータ１２及び揮発性有機化合物を燃焼処理する触媒８が設けてあると共にヒータ制御用温度センサ１３及び触媒反応温度監視用の温度センサ１４が設けてある。
【００２７】
温度センサ１４は、揮発性有機化合物の燃焼処理により生じる温度を検知しているが、本実施の形態では、触媒の温度が被処理ガス中の揮発性有機化合物の濃度に応じて変化することを利用し、温度センサ１４によって検出された触媒温度から被処理ガス中における揮発性有機化合物のガス濃度を検出する。
【００２８】
尚、各開閉弁１〜４、６、及び７の開閉、送風機９及び送風機兼用真空ポンプ１０の駆動及び停止、ヒータ１２、温度センサ１３及び１４は制御部（図示せず）に接続されており、各工程の操作は自動制御されている。
【００２９】
次に、図２〜図７の回路図及び図８〜１２のフローチャートを参照して、本発明のガス濃度制御方法について説明する。
【００３０】
図８に示すように、本実施の形態では、ステップＳ１において燃焼処理部２２のヒータ１２に通電を開始した後、被処理ガスの吸着工程（ステップＳ２）、吸着塔５における吸着材層の濃度分布調整工程（ステップＳ３）、被処理ガスの濃度調整工程（ステップＳ４）、後洗浄工程（ステップＳ５）の順序で被処理ガスの処理を行っている。
【００３１】
被処理ガス吸着工程（ステップＳ２）では、図９に示すように、ステップＳ２１〜ステップＳ２２により、図２に黒太線で示すように被処理ガスが流れる。即ち、被処理ガスを吸着塔５に供給し、吸着塔５の上流側から下流側に向けて（図２に示す矢印Ａ方向）通過させる。これにより、被処理ガス中の揮発性有機化合物を吸着塔５の吸着材層５ａ（図１３参照）に吸着させる。
【００３２】
被処理ガスは被処理ガス原（被処理ガスを収納したガスタンク）から供給されるが、被処理ガスの供給と共に被処理ガス原では空気を置換（エアレーション）するので、図１４に示すように、被処理ガス中の揮発性有機化合物の濃度（以下、単に「ガス濃度」という）は経過時間と共に小さくなっていく。そして、所定のガス濃度Ｄになったところ（本実施の形態では所定時間Ｔ）で被処理ガス吸着工程（ステップＳ２）を終了し、濃度分布調整工程（ステップＳ３）に移行する。
【００３３】
濃度分布調整工程（ステップＳ３）は、吸着塔５の吸着材層５ａに吸着している揮発性有機化合物の濃度分の偏りを是正して、濃度の均一化を図るものである。この濃度分布調整工程（ステップＳ３）では、図１０に示すステップＳ３１〜Ｓ３５を行うことにより、図３及び図４の黒太線で示すように回路に被処理ガス及び外気を流すものである。
【００３４】
即ち、ステップＳ３１では、被処理ガスのガス濃度は経時的に低くなっており、被処理ガスのガス濃度が所定濃度Ｄ（図１４参照）以下になったときに、吸着工程を終了して被処理ガスが吸着材層を迂回させる（迂回工程）。
【００３５】
ステップＳ３２及び図３では、吸着塔５の上流側を負圧している。尚、負圧にして吸引した吸引ガスは迂回ガスに混合する。
【００３６】
ステップＳ３４及び図４では、吸着塔５の上流側を正圧にする。外気を吸着塔５の上流側から下流側へ向けて吸着塔５に供給して吸着塔５の上流側を正圧にし、吸着塔５を通過したガスは迂回ガスに混合する。
【００３７】
このように、吸着材層（吸着塔）の上流側を負圧にするステップＳ３２の工程と、吸着材層の上流側を正圧にするステップＳ３４の工程とを交互に繰り返して吸着材層内における揮発性有機化合物の濃度分布が均一になるように調整する。
【００３８】
ここで、図１３を参照して吸着材層５ａにおける揮発性有機化合物の吸着と離脱について説明する。尚、図１３では黒三角が揮発性有機化合物を示し、白丸は空気を示している。吸着材層５ａでは丸内のハッチが多い程、揮発性有機化合物の濃度が高い状態を示している。図１３の（ａ）に示すように、被処理ガスの導入初期には、上位流側の吸着材が揮発性有機化合物をほとんど吸着し、次に図１３（ｂ）に示すように上流側の吸着材から揮発性有機化合物が離脱して中央部で吸着濃度が高くなると共に、離脱した揮発性有機化合物が吸着材層を通過したガスに混入するようになる。更に、図１３（ｃ）に示すように、揮発性有機化合物の濃度が吸着材層の下流側ほど高くなると、吸着材層５ａを通過するガスに揮発性有機化合物が吸着材層を通過するガスに混入する量も多くなる。
【００３９】
従って、吸着工程（ステップＳ２）の終了後には、下流側のガス濃度が高くなり吸着吸着材層５ａにおける揮発性有機化合物の濃度分布が不均一になっているので、濃度分布調整工程（ステップＳ３）では、吸着材層５ａにおける揮発性有機化合物の濃度分布の均一化を図る。
【００４０】
次の濃度調整工程（ステップＳ４）は、被処理ガスのガス濃度が所定濃度Ｄ以下になったときに（図１４参照）、吸着塔５の吸着材層５ａに吸着している揮発性有機化合物を離脱させた離脱ガスを利用して、被処理ガスのガス濃度を所定範囲の濃度に安定させるものである。この濃度調整工程（ステップＳ４）では、図１１に示すステップＳ４１〜Ｓ４９により、図５及び図６の黒太線で示すように被処理ガス及び外気を回路に流す。
【００４１】
ステップＳ４２では、図５に示すように外気を吸着塔５に導入して吸着塔５から吸着している揮発性有機化合物を離脱させて得た吸着材通過ガス（離脱ガス）を迂回ガスに混合する。しばらく運転すると、図１３（ｃ）に示すように吸着材層５ａでは吸着している揮発性有機化合物の濃度が下流側ほど高くなり、吸着材層５ａから離脱する揮発性有機化合物が多くなる。これにより次第に離脱ガス濃度が高まるので、ステップＳ４３で吸着材通過ガスのガス濃度が所定濃度以上か否かを判断し、所定濃度以上になったときには、ステップＳ４４で図６に示すように、吸着塔５への外気の供給を停止して、迂回ガスに外気をそのまま混合する。吸着塔５の離脱反応を停止することにより、被処理ガスのガス濃度を低くし、燃焼処理部２２における触媒８反応を低下させて触媒を冷却するものである。
【００４２】
そして、図５及び図６の流れを一定時間繰り返した後、ステップＳ４６及び対応する図７に示すように、吸着材塔５の上流側を減圧にして、吸着材層５ａに吸着している揮発性有機化合物の濃度の均一化を図る。即ち、吸着材層５ａの下流側に高い濃度で吸着している揮発性有機化合物を上流側へ移動させる。
【００４３】
そして、ステップＳ４２〜４８の工程を複数回繰り返した後、後洗浄工程（ステップＳ５）に移項する。
【００４４】
後洗浄工程（ステップＳ５）では、図１２に示すようにステップＳ５１〜５４により、充分にガス濃度が薄くなった被処理ガスで吸着塔５を洗浄して、吸着塔５から出る離脱ガスのガス濃度が充分に低くなったところで工程を終了する。
【００４５】
本実施の形態によれば、被処理ガスのガス濃度が所定濃度以下になったときには、被処理ガスは吸着塔（吸着材層）５を迂回させて吸着材層５ａの離脱ガスを迂回ガスに混合しているので、ガス濃度が低下した被処理ガスのガス濃度を緩やかに高めることができ、一定範囲内の濃度に安定するように制御できる。
【００４６】
即ち、図１５に実線で示すように、燃焼処理装置２３に供給するガス（被処理ガス）を、所定の規定濃度範囲内（濃度Ｄに近いの濃度範囲）で安定した濃度に制御することができる。
【００４７】
また、濃度調整工程（ステップＳ４）においては、被処理ガスは吸着塔５を迂回する迂回路ｂを通り、迂回路ｂには別経路ｅから離脱ガスを混合しているので、離脱ガスの濃度や混合量を調整することにより被処理ガスの濃度調整が容易にできる。
【００４８】
離脱ガスは、吸着材５ａに吸着させた揮発性有機化合物を離脱させているので、吸着材層５ａを復元して連続使用することができる。
【００４９】
離脱ガスは、外気を導入して吸着塔５に通過させているので、濃度制御部の回路を簡易な構成にでき且つ操作性が良い。
【００５０】
濃度分布調整工程（ステップＳ３）を設けて、濃度調整工程（ステップＳ４）の前に吸着材層５ａにおける揮発性有機化合物の濃度分布の均一化を図っているので、離脱ガスの濃度変動を低減できる。
【００５１】
濃度分布調整工程（ステップＳ３）では、被処理ガスは吸着塔５を迂回しているので、被処理ガスが吸着材層５ａの濃度の平均化の妨げにならない。
【００５２】
濃度調整工程（ステップＳ４）では、一定範囲の濃度範囲内で濃度を上げたり下げたりしているので、一定範囲内の濃度を長期に亘って安定に保持することができる。
【００５３】
更に、濃度調整工程（ステップＳ４）では、吸着材層５ａにおける上流側と下流側とで揮発性有機化合物の濃度分分布の平均化を図っているので（ステップＳ４７）、離脱ガスの濃度を安定させることができる。
【００５４】
本発明は、上述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形が可能である。
【００５５】
例えば、濃度分布調整工程（ステップＳ３）や濃度調整工程（ステップＳ４）において、吸着塔５を通過させる外気や迂回ガスに混合する外気は、被処理ガス原（被処理ガスタンク）から導入した被処理ガス（第２被処理ガス）であってもよい。
【００５６】
また、離脱ガスは吸着塔５の上流側を負圧にして吸引した吸引ガスや、被処理ガス原から導入した第２被処理ガスを吸着材層の下流側から上流側に通過させて得た吸着材層通過ガスであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態に係るガス濃度制御装置の回路図である。
【図２】吸着工程におけるガスの流れを示す回路図である。
【図３】吸着材層の濃度分布調整工程における吸引ガスの流れを示す回路図である。
【図４】吸着材層の濃度分布調整工程における吸着材層通過ガスの流れを示す回路図である。
【図５】濃度調整工程における吸着材通過ガスの流れを示す回路図である。
【図６】濃度調整工程における外気を被処理ガスに混合する工程のガスの流れを示す回路図である。
【図７】濃度調整工程において吸引ガスを被処理ガスに混合する工程を示す回路図である。
【図８】本実施の形態にかかるガス濃度制御方法全体のフローチャートである。
【図９】図８に示す被処理ガス吸着工程のフローチャートである。
【図１０】図８に示す濃度分布調整工程のフローチャートである。
【図１１】図８に示す濃度調整工程のフローチャートである。
【図１２】図８に示す後洗浄工程のフローチャートである。
【図１３】吸着材層における被処理ガスの濃度分布を示す図である。
【図１４】被処理ガスの濃度の経時変化を示すグラフである。
【図１５】本実施の形態において濃度制御した被処理ガスのガス濃度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５８】
１      開閉弁
２      開閉弁
３      開閉弁
４      開閉弁
５      吸着塔
５ａ    吸着材層
６      開閉弁
７      開閉弁
８      触媒（触媒塔）
９      送風機
１０    送風兼用真空ポンプ
１１    圧力センサ
１２    ヒータ
１３    ヒータ制御用温度センサ
１４    触媒反応温度監視センサ
２１    濃度制御部
２２    燃焼装置
ａ      ガス導入路
ｂ      希薄ガス迂回路
ｃ      空気導入路１（吸着塔脱離用エア供給路）
ｄ      空気導入路２（希釈空気供給路）
ｅ      吸着塔真空引き路（吸着塔逆向き脱離路）
【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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【図７】
2008200606.tif 000009
【図８】
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【図９】
2008200606.tif 000011
【図１０】
2008200606.tif 000012
【図１１】
2008200606.tif 000013
【図１２】
2008200606.tif 000014
【図１３】
2008200606.tif 000015
【図１４】
2008200606.tif 000016
【図１５】
2008200606.tif 000017