(57)【要約】【課題】排出ガス処理装置に関し、比較的にコンパクトな装置構成で、高い浄化効率で、排出ガスを浄化することのできる排出ガス処理装置を提供することを目的とする。【解決手段】排出ガス処理装置は、排出ガス中の成分を吸着する活性炭素繊維１８を含むガス濃縮装置１２と、プラズマと触媒の同時的な存在の下で該ガス濃縮装置を通ったガスを浄化するガス浄化装置１２とを備える構成とする。【選択図】      図１
2004195353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排出ガス中の成分を吸着する活性炭素繊維を含むガス濃縮装置と、プラズマと触媒の同時的な存在の下で該ガス濃縮装置を通ったガスを浄化するガス浄化装置とを備えることを特徴とする排出ガス処理装置。
【請求項２】
前記活性炭素繊維はシート状に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の排出ガス処理装置。
【請求項３】
前記ガス濃縮装置はそれぞれに活性炭素繊維を含む少なくとも２つの容器からなることを特徴とする請求項１に記載の排出ガス処理装置。
【請求項４】
前記ガス浄化装置はプラズマを生成するための電極を有し、該電極が触媒の機能を有し又は触媒が該電極に付着せしめられていることを特徴とする請求項１に記載の排出ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は排出ガス処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、工場やその他の装置から排出された排出ガスを浄化するために、種々のタイプの排出ガス処理装置が使用されている。例えば、粒状活性炭を利用して排出ガス中の成分を吸着する活性炭吸着回収装置や、排出ガス中の成分を燃焼させることにより処理する直接燃焼装置等がある。また、触媒やプラズマを利用した排出ガス処理装置がある。プラズマを利用した排出ガス処理装置として、ロッド状の電極部材を化学的及び熱的に安定な保護層でコーティングしてなるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、プラズマと触媒の同時的な存在の下で排出ガスを浄化するガス浄化装置がある（例えば、特許文献２参照）。例えば、そのようなガス浄化装置では、触媒がプラズマを生成するための電極に付着せしめられている。プラズマと触媒の同時的な存在の下で排出ガスを浄化するガス浄化装置は、プラズマの作用と触媒の作用とが相乗効果を発揮し、少なくとも特定の排出ガスについて、プラズマだけを利用した排出ガス処理装置、又は触媒だけを利用した排出ガス処理装置、又はプラズマと触媒の空間的及び時間的な２段階的な存在を利用した排出ガス処理装置と比べて、非常に高いガス浄化作用を実現することができる。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第５４８３１１７号明細書
【特許文献２】
米国特許第５４７４７４７号明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、困難な排出ガスの処理のために、プラズマと触媒の同時的な存在の下で排出ガスを浄化するガス浄化装置の役割が期待されている。しかしながら、そのようなガス浄化装置は単純に大型化するのには向いていず、工場から排出される大量の排出ガスを処理するのが難しいという問題がある。そこで、工場から排出される大量の排出ガスを濃縮し、少量のガスにして、ガス浄化装置に導入することが考えられた。
【０００６】
大量の排出ガスを濃縮する手段として、セラミック材料や粒状の活性炭素を含む濃縮装置がある。排出ガス中の成分はセラミック材料や粒状の活性炭素に吸着され、吸着された成分をセラミック材料や粒状の活性炭素から脱着させ、それをガスとともに後段の処理装置に送る。濃縮装置では、排出ガス中の成分の吸着と脱着とを繰り返し実施することが必要である。しかしながら、従来の濃縮装置では、排出ガス中の成分の吸着と脱着とを効率よく実施することが難しく、装置を大型化することなしには、大量の排出ガスを処理することができなかった。
【０００７】
本発明の目的は、比較的にコンパクトな装置構成で、高い浄化効率で、排出ガスを浄化することのできる排出ガス処理装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による排出ガス処理装置は、排出ガス中の成分を吸着する活性炭素繊維を含むガス濃縮装置と、プラズマと触媒の同時的な存在の下で該ガス濃縮装置を通ったガスを浄化するガス浄化装置とを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
この構成によれば、ガス濃縮装置は比較的にコンパクトな装置構成で排出ガス中の成分の吸着と脱着とを効率よく実施することができ、ガス浄化装置は脱着された成分を含むガスを非常に高いガス浄化作用で浄化することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は本発明の第１実施例による排出ガス処理装置を示す図である。排出ガス処理装置１０は、排出ガス中の成分を吸着する活性炭素繊維を含むガス濃縮装置１２と、ガス濃縮装置１２の活性炭素繊維に吸着されそして脱着された成分を含むガスをプラズマと触媒の同時的な存在の下で浄化するガス浄化装置１４とを備える。
【００１２】
実施例においては、ガス濃縮装置１２は２つのガス濃縮器１６，１７を含む。ガス濃縮器１６，１７はケーシング内に活性炭素繊維１８を含む。活性炭素繊維１８はシート状又はフェルト状に形成されている。複数枚のシート状又はフェルト状の活性炭素繊維１８がガス濃縮器１６のケーシング内に間隔をあけてガスの流れ方向と平行に配置されている。
【００１３】
ガス入口ダクト２０は工場から排出される排出ガスを導入する。ガス入口ダクト２０には吸引ファン２２が配置され、ガス入口ダクト２０は吸引ファン２２の後でダクト２４，２５に分岐されている。ガス濃縮器１６は一方のダクト２４に配置され、ガス濃縮器１７は他方のダクト２５に配置される。バルブ２４ａがダクト２４に配置され、バルブ２５ａがダクト２５に配置される。
【００１４】
第２ガス入口ダクト２６は工場内で生成される加熱ガスを運ぶ。第２ガス入口ダクト２６はダクト２８，２９に分岐されている。ダクト２８はガス濃縮器１６に通じるダクト２４に接続され、ダクト２９はガス濃縮器１７に通じるダクト２５に接続される。バルブ２８ａがダクト２８に配置され、バルブ２９ａがダクト２９に配置される。
【００１５】
ガス濃縮器１６の後のダクト２４はダクト３０，３１に分岐され、ガス濃縮器１７の後のダクト２５はダクト３２，３３に分岐される。ダクト３０，３２はダクト３４に合流する。ガス浄化装置１４はダクト３４に配置されている。ダクト３１，３３及びガス浄化装置１４の後のダクト３４はダクト３５に合流する。ガス後処理装置３６がダクト３５に接続され、ダクト３７は大気に開放される。
【００１６】
バルブ３０ａがダクト３０に配置され、バルブ３２ａがダクト３２に配置される。バルブ３１ａがダクト３１に配置され、バルブ３３ａがダクト３３に配置される。
【００１７】
ガス浄化装置１４はプラズマと触媒の同時的な存在の下でガスを浄化するものである。ガス浄化装置１４は例えば円筒形のガラスのケーシングを含み、第１の電極３８がガラスのケーシングのまわりに配置され、第２の電極４０がガラスのケーシングの内部に配置される。第１の電極３８と第２の電極４０との間に交流の高圧電流を流すことによって、ガラスのケーシングの内部にプラズマが生成される。触媒４２が第２の電極４０に塗布又は付着せしめられている。従って、プラズマと触媒４２とは時間的及び空間的に同時的に存在し、プラズマによるガス浄化作用と触媒４２によるガス浄化作用とが相乗的に発揮され、非常に高いガス浄化作用が得られる。触媒４２は処理したい排出ガスの成分に応じてＣｕやＰｔその他の所望の触媒とすることができる。
【００１８】
実施例においては、印刷工場において主としてトルエンを含む排出ガスが処理される。例えば、排出ガスは１００Nm3 ／min の流量でガス入口ダクト２０へ供給され、４００ppm の濃度のトルエン等を含む。排出ガスはガス入口ダクト２０から（図１においてはバルブ２５ａの開いている）ダクト２５を通って一方のガス濃縮器１７へ導入される。ガス濃縮器１７においては、排出ガス中のトルエン等の成分が活性炭素繊維１８に吸着される。吸着された成分を除く排出ガスは（図１においてはバルブ３３ａの開いている）ダクト３３を通ってガス後処理装置３６へ流れ、排出ガス中のその他の成分がガス後処理装置３６内のフィルタ又は吸着剤等により除去され、比較的に綺麗になった排出ガスがダクト３７から大気へ流れる。
【００１９】
他方のガス濃縮器１６にはすでに排出ガス中のトルエン等の成分が活性炭素繊維１８に吸着される。バルブ２４ａは閉じ、バルブ２８ａが開いている。従って、加熱ガスがダクト２８，２４を通ってガス濃縮器１６へ流れる。加熱ガスは活性炭素繊維１８を加熱し、活性炭素繊維１８に吸着されていた成分が加熱ガスの加熱作用によって活性炭素繊維１８から吸着される。
【００２０】
脱着された成分は加熱ガスとともにダクト３０，３４を通ってガス浄化装置１４へ流入する。このときのガスの流量は１０Nm3 ／min であり、濃度が４０００ppm のトルエン等を含む。すなわち、ガス入口ダクト２０を流れる排出ガスの流量は１００Nm3 ／min で、濃度が４００ppm であったものが、ガス濃縮器１６を通る間に流量が１０Nm3 ／min で、濃度が４０００ppm に濃縮されることになる。また、ガス後処理装置３６はガス浄化装置１４で生成したオゾンやその他の副生成物を処理するように構成されることができる。
【００２１】
図５は本発明で使用するガス濃縮装置１２の活性炭素繊維１８の吸着及び脱着作用を説明する図である。シート状又はフェルト状の活性炭素繊維１８は市場で入手できる。図５は、活性炭素繊維１８として例えば東邦テナックス社のファインガード（ＳＡ９００ｍ2 ／ｇ）を使用した場合の特性を示す。７５０ppm のトルエンを含む排出ガスが２５℃の温度で吸着される。ＬＶは２５ｍ／sec である。実線Ｘは活性炭素繊維１８の吸着及び脱着特性を示し、破線Ｙは粒状活性炭の吸着及び脱着特性を示す。脱着特性は、それぞれ２５℃、１００℃、１５０℃に加熱したときの特性が示される。活性炭素繊維１８は粒状活性炭と比べて吸着量（率）が高く、かつ、１００℃〜１５０℃で加熱したときの脱着率（吸着量の減少）が高い。好ましくは１００℃〜１２５℃で加熱する。このような温度の加熱ガスは、工場内に存在するガスを利用する。
【００２２】
図６はガス濃縮装置１２の活性炭素繊維１８の排出ガスの濃度に対する吸着作用を説明する図である。実線ｘは活性炭素繊維１８の吸着特性を示し、破線ｙは粒状活性炭の吸着特性を示す。活性炭素繊維１８は排出ガスの濃度が低くても比較的に高い吸着特性を示すが、粒状活性炭は排出ガスの濃度が低くなると吸着特性がかなり低くなる。従って、活性炭素繊維１８は濃度の低い大量の排出ガスを濃縮するのに適している。
【００２３】
図２は本発明の第２実施例による排出ガス処理装置を示す図である。図２の実施例は基本的に図１の実施例と同様であり、類似の部材には同様の参照符号を付けて示してある。図２においては、ヒータ４４が各ガス濃縮器１６，１７に配置されている。ヒータ４４は活性炭素繊維１８に吸着された成分を脱着する場合に使用され、活性炭素繊維１８を脱着に必要な温度に加熱する。この場合には、第２ガス入口ダクト２６には１００℃〜１５０℃の加熱ガスを流す必要はなく、より温度の低い加熱ガス又はその他のガス又は空気を流すことができる。
【００２４】
図３は図２のガス濃縮器１６の変形例を示す拡大断面図である。図２においては、ヒータ４４は活性炭素繊維１８のガスの流れの方向で上流側に配置されていたけれども、図３においては、ヒータ４４は複数のシート状又はフェルト状の活性炭素繊維１８の間に配置されたシート状のヒータからなる。ヒータ４４は図示しない手段によって電源に接続される。また、シート状又はフェルト状の活性炭素繊維１８はガス濃縮器１６のケーシングの内壁に沿って延びる支持部材４６によって支持されている。
【００２５】
図４は図１及び図２のガス浄化装置１４の変形例を示す断面図である。ガス浄化装置１４は円筒形のガラスの外側ケーシング１４Ａ及び円筒形のガラスの内側ケーシング１４Ｂを含む。第１の電極３８が外側ケーシング１４Ａのまわりに配置され、第２の電極４０が内側ケーシング１４Ｂの内部に配置される。さらに、第３の電極兼触媒として作用する円筒形状の発泡金属４８が外側ケーシング１４Ａと内側ケーシング１４Ｂとの間に配置されている。発泡金属４８は触媒の作用を有するＣｕ，Ｐｔ，ＴｉＯ2 等で作られ、８０〜９０％の気孔率を有する。ガスが発泡金属４８の気孔中に入り込むことができる。第１の電極３８、第２の電極４０、及び発泡金属４８は図示しない手段によって電源に接続される。
【００２６】
第１の電極３８と発泡金属４８との間に交流の高圧電流を流すことによって、外側のケーシング１４Ａの内部にプラズマが生成される。発泡金属４８と第２の電極４０との間に交流の高圧電流を流すことによって、内側のケーシング１４Ｂの外側にプラズマが生成される。このようにして、ケーシング内に２重のプラズマが形成される。ガスは触媒である発泡金属４８の内部に入り込むことができるので、プラズマによるガス浄化作用と触媒４２によるガス浄化作用とが相乗的に発揮され、非常に高いガス浄化作用が得られる。
【００２７】
上記説明では、ガス濃縮装置１２は２つのガス濃縮器１６，１７を含み、ガス濃縮器１６，１７が交互に吸着及び脱着を行うようになっている。しかし、ガス濃縮装置１２は必ずしも２つのガス濃縮器１６，１７を含む必要はなく、１つのガス濃縮器又はその他の数のガス濃縮器を含むものとすることができる。また、ダクトやバルブの構成も図示の例に限定されるものではない。また、ガス濃縮装置１２の前段にさらにより大量のガスを濃縮するのに適したその他の装置を配置することもできる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、比較的にコンパクトな装置構成で、高い浄化効率で、排出ガスを浄化することのできる排出ガス処理装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による排出ガス処理装置を示す図である。
【図２】本発明の第２実施例による排出ガス処理装置を示す図である。
【図３】図２のガス濃縮器の変形例を示す拡大断面図である。
【図４】ガス浄化装置の変形例を示す断面図である。
【図５】本発明で使用する活性炭素繊維の吸着及び脱着作用を説明する図である。
【図６】本発明で使用する活性炭素繊維の排出ガスの濃度に対する吸着作用を説明する図である。
【符号の説明】
１０…排出ガス処理装置
１２…ガス濃縮装置
１４…ガス浄化装置
１６…ガス濃縮器
１７…ガス濃縮器
１８…活性炭素繊維
２０…ガス入口ダクト
２６…第２ガス入口ダクト
３８…電極
４０…電極
４２…触媒
４４…ヒータ
４８…発泡金属
【図１】
2004195353.tif 000003
【図２】
2004195353.tif 000004
【図３】
2004195353.tif 000005
【図４】
2004195353.tif 000006
【図５】
2004195353.tif 000007
【図６】
2004195353.tif 000008