(57)【要約】【課題】  塗装工場や印刷工場において発生するガス状の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含む空気を浄化し、ＶＯＣを回収するための簡易かつ小型で低コストな方法およびシステムを提供すること。【解決手段】  矩形フレームの両面にＶＯＣ透過膜がマウントされたユニットを複数枚、平行板状に狭い間隔を空けて並べ、各ユニットのフレーム内にＶＯＣ捕捉液が充填されてなる平行板型拡散スクラバーの、ユニットとユニットの隙間に、ガス状のＶＯＣを含む空気を通すことによって、ガス状のＶＯＣをＶＯＣ透過膜を透過させてフレーム内のＶＯＣ捕捉液に取り込ませて除去することで、ガス状のＶＯＣを含む空気からＶＯＣを分離して空気を浄化し、平行板型拡散スクラバーから排出させたＶＯＣを含むＶＯＣ捕捉液からＶＯＣを回収することを特徴とするものである。【選択図】  図１
2008036627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機溶剤として揮発性有機化合物を使った有機溶剤系塗料を用いた塗装工程において発生するガス状の揮発性有機化合物を含む空気から揮発性有機化合物を分離して空気を浄化し、分離した揮発性有機化合物を回収するための方法であって、矩形フレームの両面に揮発性有機化合物透過膜がマウントされたユニットを複数枚、平行板状に狭い間隔を空けて並べ、各ユニットのフレーム内に揮発性有機化合物捕捉液が充填されてなる平行板型拡散スクラバーの、ユニットとユニットの隙間に、ガス状の揮発性有機化合物を含む空気を通すことによって、ガス状の揮発性有機化合物を揮発性有機化合物透過膜を透過させてフレーム内の揮発性有機化合物捕捉液に取り込ませて除去することで、ガス状の揮発性有機化合物を含む空気から揮発性有機化合物を分離して空気を浄化し、平行板型拡散スクラバーから排出させた揮発性有機化合物を含む揮発性有機化合物捕捉液から揮発性有機化合物を回収することを特徴とする方法。
【請求項２】
平行板型拡散スクラバーの前段に、多数の線材を上下に張り渡したエリアを設け、空気中にワークに塗着しない余剰の有機溶剤系塗料のミストが含まれている場合には予めこれを上下に張り渡した線材に衝突させることで捕獲することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
上下に張り渡した線材がフッ素樹脂製の糸であることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
有機溶剤として揮発性有機化合物を使った有機溶剤系インクを用いた印刷工程において発生するガス状の揮発性有機化合物を含む空気から揮発性有機化合物を分離して空気を浄化し、分離した揮発性有機化合物を回収するための方法であって、矩形フレームの両面に揮発性有機化合物透過膜がマウントされたユニットを複数枚、平行板状に狭い間隔を空けて並べ、各ユニットのフレーム内に揮発性有機化合物捕捉液が充填されてなる平行板型拡散スクラバーの、ユニットとユニットの隙間に、ガス状の揮発性有機化合物を含む空気を通すことによって、ガス状の揮発性有機化合物を揮発性有機化合物透過膜を透過させてフレーム内の揮発性有機化合物捕捉液に取り込ませて除去することで、ガス状の揮発性有機化合物を含む空気から揮発性有機化合物を分離して空気を浄化し、平行板型拡散スクラバーから排出させた揮発性有機化合物を含む揮発性有機化合物捕捉液から揮発性有機化合物を回収することを特徴とする方法。
【請求項５】
平行板型拡散スクラバーから排出させた揮発性有機化合物を含む揮発性有機化合物捕捉液を揮発性有機化合物と揮発性有機化合物捕捉液に分離することによって、揮発性有機化合物を回収するとともに揮発性有機化合物捕捉液を回収し、回収された揮発性有機化合物捕捉液を平行板型拡散スクラバーに再び供給するようにして揮発性有機化合物捕捉液を循環使用することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
平行板型拡散スクラバーの後段に、揮発性有機化合物吸着シートを複数枚、平行板状に狭い間隔を空けて並べた平行板型拡散スクラバーを配置し、そのシートとシートの隙間に、前段の平行板型拡散スクラバーによって浄化された空気を通すことで、空気中にガス状の揮発性有機化合物が残存する場合にはこれを揮発性有機化合物吸着シートに吸着させて除去することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
有機溶剤として揮発性有機化合物を使った有機溶剤系塗料を用いた塗装工程において発生するガス状の揮発性有機化合物を含む空気から揮発性有機化合物を分離して空気を浄化し、分離した揮発性有機化合物を回収するためのシステムであって、矩形フレームの両面に揮発性有機化合物透過膜がマウントされたユニットを複数枚、平行板状に狭い間隔を空けて並べ、各ユニットのフレーム内に揮発性有機化合物捕捉液が充填されてなる平行板型拡散スクラバーの、ユニットとユニットの隙間に、ガス状の揮発性有機化合物を含む空気を通すことによって、ガス状の揮発性有機化合物を揮発性有機化合物透過膜を透過させてフレーム内の揮発性有機化合物捕捉液に取り込ませて除去することで、ガス状の揮発性有機化合物を含む空気から揮発性有機化合物を分離して空気を浄化し、平行板型拡散スクラバーから排出させた揮発性有機化合物を含む揮発性有機化合物捕捉液から揮発性有機化合物を回収するようにしてなることを特徴とするシステム。
【請求項８】
有機溶剤として揮発性有機化合物を使った有機溶剤系インクを用いた印刷工程において発生するガス状の揮発性有機化合物を含む空気から揮発性有機化合物を分離して空気を浄化し、分離した揮発性有機化合物を回収するためのシステムであって、矩形フレームの両面に揮発性有機化合物透過膜がマウントされたユニットを複数枚、平行板状に狭い間隔を空けて並べ、各ユニットのフレーム内に揮発性有機化合物捕捉液が充填されてなる平行板型拡散スクラバーの、ユニットとユニットの隙間に、ガス状の揮発性有機化合物を含む空気を通すことによって、ガス状の揮発性有機化合物を揮発性有機化合物透過膜を透過させてフレーム内の揮発性有機化合物捕捉液に取り込ませて除去することで、ガス状の揮発性有機化合物を含む空気から揮発性有機化合物を分離して空気を浄化し、平行板型拡散スクラバーから排出させた揮発性有機化合物を含む揮発性有機化合物捕捉液から揮発性有機化合物を回収するようにしてなることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗装工場や印刷工場において発生するガス状の揮発性有機化合物を含む空気を浄化し、揮発性有機化合物を回収するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
トルエン、キシレン、酢酸エチルなどをはじめとする揮発性有機化合物（ＶＯＣ：ｖｏｌａｔｉｌｅ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）は、大気汚染や健康被害をもたらす原因物質であるが、今なお有機溶剤系塗料や有機溶剤系インクの有機溶剤として使われ、塗装工程や印刷工程の後で大気中に排出されていることは当業者に周知の通りである。最近の調査では、ＶＯＣの現在の排出量の９割が塗装工場や印刷工場などの固定発生源からであり、そのうちの１／３以上が塗装業界からであるとされている。そこで、塗装工場や印刷工場におけるＶＯＣの排出抑制や除去処理のための様々な規制や提案がなされ、大規模工場などでは既にＶＯＣ処理システム（例えばＶＯＣ分解装置など）を導入し、その排出抑制や除去処理が実施されている。けれでも、既存のＶＯＣ処理システムは、大型かつ高価であり、ランニングコストが高くつくものである。従って、中小クラスの塗装会社や印刷会社では、このようなシステムを導入することは費用対効果の点で問題があることから、結果としてＶＯＣ削減対策が何ら講じられていない場合も多い。また、資源のリサイクルの観点から考えれば、除去したＶＯＣは分解装置で分解するのではなく、回収して再利用を図ることが望ましい。
【０００３】
以上のような事情に鑑みて、中小クラスの塗装会社や印刷会社においても導入が可能な、簡易かつ小型で低コストなＶＯＣの除去・回収のための方法やシステムの開発が待ち望まれている。しかしながら、そのような方法やシステムは未だ存在しない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで本発明は、塗装工場や印刷工場において発生するガス状のＶＯＣを含む空気を浄化し、ＶＯＣを回収するための簡易かつ小型で低コストな方法およびシステム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】
【０００５】
上記の点に鑑みてなされた本発明の有機溶剤としてＶＯＣを使った有機溶剤系塗料を用いた塗装工程において発生するガス状のＶＯＣを含む空気からＶＯＣを分離して空気を浄化し、分離したＶＯＣを回収するための方法は、請求項１記載の通り、矩形フレームの両面にＶＯＣ透過膜がマウントされたユニットを複数枚、平行板状に狭い間隔を空けて並べ、各ユニットのフレーム内にＶＯＣ捕捉液が充填されてなる平行板型拡散スクラバーの、ユニットとユニットの隙間に、ガス状のＶＯＣを含む空気を通すことによって、ガス状のＶＯＣをＶＯＣ透過膜を透過させてフレーム内のＶＯＣ捕捉液に取り込ませて除去することで、ガス状のＶＯＣを含む空気からＶＯＣを分離して空気を浄化し、平行板型拡散スクラバーから排出させたＶＯＣを含むＶＯＣ捕捉液からＶＯＣを回収することを特徴とする。
また、請求項２記載の方法は、請求項１記載の方法において、平行板型拡散スクラバーの前段に、多数の線材を上下に張り渡したエリアを設け、空気中にワークに塗着しない余剰の有機溶剤系塗料のミストが含まれている場合には予めこれを上下に張り渡した線材に衝突させることで捕獲することを特徴とする。
また、請求項３記載の方法は、請求項２記載の方法において、上下に張り渡した線材がフッ素樹脂製の糸であることを特徴とする。
また、本発明の有機溶剤としてＶＯＣを使った有機溶剤系インクを用いた印刷工程において発生するガス状のＶＯＣを含む空気からＶＯＣを分離して空気を浄化し、分離したＶＯＣを回収するための方法は、請求項４記載の通り、矩形フレームの両面にＶＯＣ透過膜がマウントされたユニットを複数枚、平行板状に狭い間隔を空けて並べ、各ユニットのフレーム内にＶＯＣ捕捉液が充填されてなる平行板型拡散スクラバーの、ユニットとユニットの隙間に、ガス状のＶＯＣを含む空気を通すことによって、ガス状のＶＯＣをＶＯＣ透過膜を透過させてフレーム内のＶＯＣ捕捉液に取り込ませて除去することで、ガス状のＶＯＣを含む空気からＶＯＣを分離して空気を浄化し、平行板型拡散スクラバーから排出させたＶＯＣを含むＶＯＣ捕捉液からＶＯＣを回収することを特徴とする。
また、請求項５記載の方法は、請求項１乃至４のいずれかに記載の方法において、平行板型拡散スクラバーから排出させたＶＯＣを含むＶＯＣ捕捉液をＶＯＣとＶＯＣ捕捉液に分離することによって、ＶＯＣを回収するとともにＶＯＣ捕捉液を回収し、回収されたＶＯＣ捕捉液を平行板型拡散スクラバーに再び供給するようにしてＶＯＣ捕捉液を循環使用することを特徴とする。
また、請求項６記載の方法は、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法において、平行板型拡散スクラバーの後段に、ＶＯＣ吸着シートを複数枚、平行板状に狭い間隔を空けて並べた平行板型拡散スクラバーを配置し、そのシートとシートの隙間に、前段の平行板型拡散スクラバーによって浄化された空気を通すことで、空気中にガス状のＶＯＣが残存する場合にはこれをＶＯＣ吸着シートに吸着させて除去することを特徴とする。
また、本発明の有機溶剤としてＶＯＣを使った有機溶剤系塗料を用いた塗装工程において発生するガス状のＶＯＣを含む空気からＶＯＣを分離して空気を浄化し、分離したＶＯＣを回収するためのシステムは、請求項７記載の通り、矩形フレームの両面にＶＯＣ透過膜がマウントされたユニットを複数枚、平行板状に狭い間隔を空けて並べ、各ユニットのフレーム内にＶＯＣ捕捉液が充填されてなる平行板型拡散スクラバーの、ユニットとユニットの隙間に、ガス状のＶＯＣを含む空気を通すことによって、ガス状のＶＯＣをＶＯＣ透過膜を透過させてフレーム内のＶＯＣ捕捉液に取り込ませて除去することで、ガス状のＶＯＣを含む空気からＶＯＣを分離して空気を浄化し、平行板型拡散スクラバーから排出させたＶＯＣを含むＶＯＣ捕捉液からＶＯＣを回収するようにしてなることを特徴とする。
また、本発明の有機溶剤としてＶＯＣを使った有機溶剤系インクを用いた印刷工程において発生するガス状のＶＯＣを含む空気からＶＯＣを分離して空気を浄化し、分離したＶＯＣを回収するためのシステムは、請求項８記載の通り、矩形フレームの両面にＶＯＣ透過膜がマウントされたユニットを複数枚、平行板状に狭い間隔を空けて並べ、各ユニットのフレーム内にＶＯＣ捕捉液が充填されてなる平行板型拡散スクラバーの、ユニットとユニットの隙間に、ガス状のＶＯＣを含む空気を通すことによって、ガス状のＶＯＣをＶＯＣ透過膜を透過させてフレーム内のＶＯＣ捕捉液に取り込ませて除去することで、ガス状のＶＯＣを含む空気からＶＯＣを分離して空気を浄化し、平行板型拡散スクラバーから排出させたＶＯＣを含むＶＯＣ捕捉液からＶＯＣを回収するようにしてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、塗装工場や印刷工場において発生するガス状のＶＯＣを含む空気を浄化し、ＶＯＣを回収するための簡易かつ小型で低コストな方法およびシステムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の塗装工場や印刷工場において発生するガス状のＶＯＣを含む空気を浄化し、ＶＯＣを回収するための方法は、矩形フレームの両面にＶＯＣ透過膜がマウントされたユニットを複数枚、平行板状に狭い間隔を空けて並べ、各ユニットのフレーム内にＶＯＣ捕捉液が充填されてなる平行板型拡散スクラバーの、ユニットとユニットの隙間に、ガス状のＶＯＣを含む空気を通すことによって、ガス状のＶＯＣをＶＯＣ透過膜を透過させてフレーム内のＶＯＣ捕捉液に取り込ませて除去することで、ガス状のＶＯＣを含む空気からＶＯＣを分離して空気を浄化し、平行板型拡散スクラバーから排出させたＶＯＣを含むＶＯＣ捕捉液からＶＯＣを回収することを特徴とするものである。以下、この方法を図面を参考にしながら説明する。
【０００８】
図１は、本発明の塗装工場や印刷工場において発生するガス状のＶＯＣを含む空気を浄化し、ＶＯＣを回収するためのシステムの一実施の形態の概念図である。中央に位置する平行板型拡散スクラバーは、矩形フレーム（例えば長方形フレーム）の両面に、例えば多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製の膜などのＶＯＣ透過膜がマウントされたユニットを複数枚、平行板状に狭い間隔、例えば０．５〜１．５ｍｍ程度を空けて並べ、各ユニットのフレーム内にＶＯＣ捕捉液が充填されてなるものである。このような平行板型拡散スクラバーは自体公知であり、例えば特開２０００−５１６４７号公報に記載されている（但し同公報には塗装工場や印刷工場におけるＶＯＣの除去・回収を目的とした用途の記載はない）。ガス状のＶＯＣを含む空気を平行板型拡散スクラバーのユニットとユニットの隙間に通すことによって、ガス状のＶＯＣをＶＯＣ透過膜を透過させ、供給タンクから供給されたフレーム内のＶＯＣ捕捉液に取り込ませて除去することで、ガス状のＶＯＣを含む空気からＶＯＣを分離して空気を浄化する（図２参照）。フレーム内のＶＯＣ捕捉液に取り込まれたＶＯＣは、ＶＯＣ捕捉液とともに平行板型拡散スクラバーから排出させ、ＶＯＣを含むＶＯＣ捕捉液は、一旦、回収タンクに回収されて貯留された後、ＶＯＣとＶＯＣ捕捉液の分離装置に導かれて両者の分離操作が行われ、再生されたＶＯＣは回収されて再び有機溶剤などとして利用される。一方、再生されたＶＯＣ捕捉液は回収されて再び供給タンクに供給されて循環使用される。このようにＶＯＣ捕捉液を循環使用できるようにすれば、例えば１００〜３万ｍ３／時間といったような大容量の空気処理量であっても、平行板型拡散スクラバーに新鮮な（ガス状のＶＯＣの取り込み能を有する）ＶＯＣ捕捉液が絶えず供給されるので、効果的に処理を行うことができることに加え、ＶＯＣ捕捉液の使用量を抑えることができるので、ランニングコストの低減を図ることができる。なお、ＶＯＣとＶＯＣ捕捉液の分離操作は、例えば両者の沸点の違いを利用した熱処理、高分子膜や多孔無機膜などを用いた膜分離などによって行うことができる。塗装工程や印刷工程の後に乾燥工程が存在する場合には、乾燥工程において発生する高温排気ガスを熱源として利用すれば、システムの省エネルギー化を図ることができる。ＶＯＣ捕捉液としては、ポリエチレングリコール、ナタネ油、軽油、アジピン酸ビス（２−エチルへキシル）（ＤＥＨＡ）などを用いることができる。中でも、ＤＥＨＡは、ＶＯＣの除去効率に優れるとともに（例えば、通気流量１００ｍ３／時間、流量０．６Ｌ／分の条件におけるキシレンの除去効率は約５０％である）、沸点が３００℃以上と高いことから熱処理によるＶＯＣとの分離が容易であるので、ＶＯＣ捕捉液として適している。
【０００９】
なお、上記の平行板型拡散スクラバーの後段に、活性炭繊維シートなどの公知のＶＯＣ吸着シートを複数枚、平行板状に狭い間隔、例えば０．５〜１．５ｍｍ程度を空けて並べた平行板型拡散スクラバー（必要であれば特願２００５−１０５４８０の公開公報を参照のこと）を配置し、そのシートとシートの隙間に、前段の平行板型拡散スクラバーによって浄化された空気を通すことで、空気中にガス状のＶＯＣが残存する場合にはこれをＶＯＣ吸着シートに吸着させて除去することが望ましい。これによりＶＯＣが高度に除去された高い清浄度を有する空気を得ることができる。なお、ＶＯＣを吸着したＶＯＣ吸着シートは、加熱を行うなどしてシートからＶＯＣを脱離除去し、再生利用することが望ましい。塗装工程や印刷工程の後に乾燥工程が存在する場合には、乾燥工程において発生する高温排気ガスを熱源として利用すればよい。
【００１０】
塗装工程が、スプレー方式の場合、空気中にはワークに塗着しない余剰の有機溶剤系塗料のミスト（オーバースプレーミスト）がガス状のＶＯＣとともに含まれる。ガス状のＶＯＣとともにオーバースプレーミストを含む空気をそのまま平行板型拡散スクラバーのユニットとユニットの隙間に通すと、ＶＯＣ透過膜がミストを構成する塗料成分によって目詰まりを起こすといった問題を引き起こす恐れがあり、また、オーバースプレーミストから気化したＶＯＣがもともと空気に含まれていたガス状のＶＯＣと合算されることで、平行板型拡散スクラバーに対してガス状のＶＯＣの除去の負荷増加を招くことになる。従って、空気中にオーバースプレーミストが含まれている場合、平行板型拡散スクラバーの前段に、多数の線材を上下に張り渡したエリアを設け、予めオーバースプレーミストを線材に衝突させることで捕獲することが望ましい。
【００１１】
図３は、スプレー塗装工程において発生するガス状のＶＯＣとともにオーバースプレーミストを含む空気を浄化し、ＶＯＣを回収するためのシステムの一実施の形態の概念図である。図３に示したシステムでは、ＶＯＣ捕捉液が循環供給される平行板型拡散スクラバー（ＶＯＣ捕捉液の循環供給手段は図１に記載の手段と同じであるので図略）の前段に、多数の線材を上下に張り渡したエリアが設けられており、後段に、ＶＯＣ吸着シートを用いた平行板型拡散スクラバーが配置されている。まず、例えばシステムの下流側からの吸引により、ガス状のＶＯＣとともにオーバースプレーミストを含む空気を多数の線材を上下に張り渡したエリアに導き、予めオーバースプレーミストを線材に衝突させることで捕獲する。線材としてポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂製の糸を用いた場合、線材に衝突して捕獲されたオーバースプレーミストは線材を伝わって速やかに下降し、徐々に大きな液滴となって落下する。よって、落下した液滴を回収することで、ワークに塗着しなかった有機溶剤系塗料を回収することができる。なお、このようにして回収された有機溶剤系塗料は、ＶＯＣ（有機溶剤）と塗料成分の分離装置に導いて両者の分離操作を行い、再生されたＶＯＣは回収して再び有機溶剤などとして利用することが望ましい。
【００１２】
上記のようにして空気中に含まれるオーバースプレーミストを予め捕獲しておくことで、ＶＯＣ捕捉液が循環供給される平行板型拡散スクラバーにはガス状のＶＯＣだけが含まれる空気が導かれる。従って、ＶＯＣ透過膜がミストを構成する塗料成分によって目詰まりを起こすといった問題を引き起こすことなく、また、平行板型拡散スクラバーに対してガス状のＶＯＣの除去の負荷増加を招くことなく、大容量の空気処理量であっても、効果的にガス状のＶＯＣをＶＯＣ透過膜を透過させてフレーム内のＶＯＣ捕捉液に取り込ませて除去することができ、また、ＶＯＣを回収することができる。図３に示したシステムでは、このようにして浄化された空気を、さらにＶＯＣ吸着シートを用いた平行板型拡散スクラバーに導いて空気中に残存するガス状のＶＯＣをＶＯＣ吸着シートに吸着させて除去するようにしているので、ＶＯＣが高度に除去された高い清浄度を有する空気を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
本発明は、塗装工場や印刷工場において発生するガス状のＶＯＣを含む空気を浄化し、ＶＯＣを回収するための簡易かつ小型で低コストな方法およびシステムを提供することができる点において産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の塗装工場や印刷工場において発生するガス状のＶＯＣを含む空気を浄化し、ＶＯＣを回収するためのシステムの一実施の形態の概念図である。
【図２】同システムにおいて用いる平行板型拡散スクラバーによってガス状のＶＯＣを含む空気からＶＯＣが分離されて空気が浄化される様子を示す模式図である。
【図３】スプレー塗装工程において発生するガス状のＶＯＣとともにオーバースプレーミストを含む空気を浄化し、ＶＯＣを回収するためのシステムの一実施の形態の概念図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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