(57)【要約】【課題】被処理ガスのショートパスがなく、高性能と小型化とを両立させることが可能で、かつ、所定の性能を確保しながらできるだけ活性炭層を薄くすることを可能とすることにより高い安全性が確保された活性炭吸着装置を可能とする活性炭吸着装置用活性炭カートリッジを提供する。【解決手段】ダイオキシン類や重金属類、硫黄酸化物等の有害成分を含む排ガスから有害成分を吸着により除去する活性炭吸着装置用活性炭カートリッジであって、活性炭収納部を備え、該活性炭収納部が、実質的に平行な１組の面を一方をガス流入側面、他方をガス流出側面として有し、さらに、内部に充填される活性炭を交換可能とする開閉可能な蓋部を具備し、かつ、内部に粒径が０．５ｍｍ以上２．４ｍｍ以下の活性炭が蓋部との隙間がなく圧密充填されていることを特徴とする活性炭吸着装置用活性炭カートリッジ。【選択図】  図１
2005152718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイオキシン類や重金属類、硫黄酸化物等の有害成分を含む排ガスから有害成分を吸着により除去する活性炭吸着装置用活性炭カートリッジであって、活性炭収納部を備え、該活性炭収納部が、実質的に平行な１組の面を一方をガス流入側面、他方をガス流出側面として有し、さらに、内部に充填される活性炭を交換可能とする開閉可能な蓋部を具備し、かつ、内部に粒径が０．５ｍｍ以上２．４ｍｍ以下の活性炭が蓋部との隙間がなく圧密充填されていることを特徴とする活性炭吸着装置用活性炭カートリッジ。
【請求項２】
上記活性炭収納部のガス流入側面とガス流出側面との間の活性炭層の厚さが１００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の活性炭吸着装置用活性炭カートリッジ。
【請求項３】
上記活性炭収納部を有する活性炭吸着装置用活性炭カートリッジであって、
該活性炭収納部のガス流入側面とガス流出側面とが互いに面対称な長方形であり、該長方形の辺の長さをＡとＢとしたとき、活性炭収納部のガス流入側面の辺の長さがＡである１つの辺側より、該ガス流入側面と平行な一方向から流れ込む被処理排ガスを該ガス流入側面に導く案内流路部と、活性炭収納部のガス流出側面から排出された処理済排ガスを上記一方向と平行でかつ同じ向きの方向に導く排出流路部とを有し、
上記案内流路部はこれら活性炭収納部のガス流入側面をその構成面の１つとする辺の長さがＡ、Ｂ及びＣの直方体形状であって、式Ｂ≧５Ｃで示される関係を満足し、かつ、上記排出流路部はこれら活性炭収納部のガス流出側面をその構成面の１つとする辺の長さがＡ、Ｂ及びＣ’の長方形であり、式Ｂ≧５Ｃ’で示される関係を満足することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の活性炭吸着装置用活性炭カートリッジ。
【請求項４】
上記活性炭収納部を複数備えた活性炭吸着装置用活性炭カートリッジであって、
これら活性炭収納部の上記ガス流入側面とガス流出側面とがすべて面対称な長方形であり、
これら長方形の辺の長さをＡとＢとしたとき、活性炭収納部のガス流入側面の辺の長さがＡである１つの辺側より、該ガス流入側面と平行な一方向から流れ込む被処理排ガスを該ガス流入側面に導く案内流路部と、活性炭収納部のガス流出側面から排出された処理済排ガスを上記一方向と平行でかつ同じ向きの方向に導く排出流路部とを有し、
これら排出流路部、活性炭収納部及び案内流路部が、排出流路部、活性炭収納部、案内流路部、活性炭収納部及び排出流路部の順か、あるいは、案内流路部、活性炭収納部、排出流路部、活性炭収納部及び案内流路部の順の少なくともどちらかの順で互いに接して一列に配置され、
案内流路部が該列中のｎ個（ｎは１または２）の活性炭収納部に隣接しているとき、案内流路部はこれら活性炭収納部のガス流入側面をその構成面とする辺の長さがＡ、Ｂ及びＣの直方体形状であって、式Ｂ≧５Ｃ／ｎで示される関係を満足し、かつ、
排出流路部が該列中のｍ個（ｍは１または２）の活性炭収納部に隣接しているとき、排出流路部はこれら活性炭収納部のガス流出側面をその構成面とする辺の長さがＡ、Ｂ及びＣ’の長方形であり、式Ｂ≧５Ｃ’／ｍで示される関係を満足することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の活性炭吸着装置用活性炭カートリッジ。
【請求項５】
上記排出流路部、活性炭収納部及び案内流路部からなる列を複数列有し、案内流路部が隣り合う列の排出流路部の１面を共用するように配され、かつ上記長さＡは上記Ｃ、Ｃ’、ｎ及びｍから規定されるＣ／ｎおよびＣ’／ｍのうち、一番短い長さＣｍｉｎと活性炭収納部厚さＤとの和の８倍以下であることを特徴とする請求項４に記載の活性炭吸着装置用活性炭カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ゴミ焼却炉、鉱石の製錬炉あるいは高炉その他の工鉱業生産設備から発生する排ガスに含まれているダイオキシン類、重金属、硫黄酸化物等の有害な成分を活性炭に吸着して除去する活性炭吸着装置で用いる、活性炭吸着装置用活性炭カートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ゴミ焼却炉、鉱石の製錬炉あるいは高炉その他の工鉱業生産設備から発生する排ガス中には、ダイオキシン類、重金属、硫黄酸化物等の有害成分が含まれている。特にダイオキシン類は１０億〜１兆分の１の濃度という超微量ながら極めて毒性が高く、排ガスとして排出され大気に拡散したダイオキシン類は雨などで降下して土壌、河川、海を汚染し、食物連鎖により生物濃縮される。
【０００３】
このように非意図的に微量生成するダイオキシン類を、長年、日常的に人が摂取することにより、ダイオキシン類の慢性毒性、発癌性による健康被害の発症が懸念されており、ダイオキシン類排出の削減が強く求められている。ここで、このダイオキシン類や上述した有害成分の効果的な除去を目的に活性炭が用いられる。
【０００４】
活性炭を用いたこれら有害成分の除去方法として、粉末活性炭を排ガスが排出される煙道に噴霧して排ガス中のダイオキシン類等を吸着し、ろ過式集じん器等でダストと共に集じんする方法や、粒状活性炭を装置の内部に充填して活性炭層を形成し、排ガスをこの活性炭層に通過させてダイオキシン類等を吸着・除去する活性炭吸着装置が用いられている。
【０００５】
図１１は、第１１回廃棄物学会研究発表会講演論文集第７７１〜７７３頁に記載された「移動床活性炭吸着塔を用いたダイオキシン除去システムのごみ焼却工場における実施設運転特性」（非特許文献１）中、その図２に示された従来の活性炭吸着装置の概略を示す図である。この装置は縦型充填層構造を有する。ガス吸着塔の側部（図中左側）に設けられたガス入口から導入された排ガスは吸着剤が充填された吸着部（活性炭層）に導かれる。吸着材部で有害成分の除去処理されたガス（清浄ガス）は、図中右側のガス出口から排出される。
【０００６】
なお、吸着剤は吸着剤の投入ロ（図中上部）より吸着塔に投入され、吸着効率が低下したときには切出し装置の操作により吸着部底部から排出され吸着塔下部に集められ、吸着塔底部の取出し口７より取り出され、焼却炉内で焼却されるなどにより処分される。
【０００７】
また、従来の移動床式活性炭吸着装置は運転中に下部からの活性炭の切出しを行い、これに伴い活性炭層は下側に移動する。切出された活性炭に等しい量が上部の補充用活性炭層から補充されていた。特開２００２−２６３４４８公報に記載されている固定層式活性炭吸着装置では固定層式であり運転中には活性炭の排出や補充を行うことはできないが、活性炭層が劣化したときは、活性炭を重力によって落とし、新しい活性炭が重力によって充填されていた。
【０００８】
これらの装置の活性炭層は上述の様に重力落下のみで形成されるため、活性炭層に比較的多くの空隙ができててしまう。
【０００９】
発明者らは、上部が開放された容器に、高さ１ｍ程度の活性炭層を自重のみで充填したのち、活性炭層の上部から押え板で押圧したところ、活性炭層の高さが２０〜３０ｃｍも下がる場合があることが判った。このような空隙があると被処理ガスが活性炭と充分に接触しないで通過するおそれがある。
【００１０】
ここで活性炭吸着装置は、除去率９９％以上、出ロダイオキシン類濃度０．０１ｎｇＴＥＱ／ｍ３Ｎ以下といった非常に高い除去性能（除去率）が求められることが多く、わずかの被処理ガスのショートパス（吹き抜け）でも大きな影響が出る場合がある（問題点１）。
【００１１】
また、活性炭層でのガスの通過流速がその活性炭の流動化速度を超えると、流動化現象が起きて有害物の吸着除去が不安定となってしまうが、この流動化現象は活性炭の粒径が小さい程低いガス速度で起きる。しかし、一方、濾過流速が遅すぎると偏流が生じやすくなり、このときも有害物の吸着除去効率が低下する場合がある。したがって、従来の吸着装置は、直径４〜１０ｍｍ程度の円柱状成形炭やより大きなアーモンド状の造粒炭などを使用して、濾過流速をおおむね０．２〜０．５ｍ／ｓｅｃとしていた。
【００１２】
しかし、このように設計された従来の吸着装置は、ろ過式集じん器などの他の排ガス処理装置と比較してかなり大きく、高性能と小型化とを両立させた装置の二一ズが高かった（問題点２）。
【００１３】
さらに、活性炭に被吸着物質が吸着される際には吸着熱が発生するが、活性炭は一般に熱伝導率が低いので活性炭層が厚くなると、発生した吸着熱が放熱されずに蓄熱され、発火に至る場合もある。また、活性炭の温度上昇は発火に至らなくても、ダイオキシン類やその他の有害物質の除去効率を低下させる。このようなことからも、活性炭の温度上昇を抑制するために、所定の性能を確保しながらできるだけ活性炭層を薄くすることが望まれていた（問題点３）。
【特許文献１】特開２００２−２６３４４８公報
【非特許文献１】「移動床活性炭吸着塔を用いたダイオキシン除去システムのごみ焼却工場における実施設運転特性」  第１１回廃棄物学会研究発表会講演論文集、第７７１〜７７３頁、２０００年１０月１０日、廃棄物学会発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明はこのような課題に対処するためになされたもので、被処理ガスのショートパス（吹き抜け）がなく、高性能と小型化とを両立させることが可能で、かつ、所定の性能を確保しながらできるだけ活性炭層を薄くすることを可能とすることにより高い安全性が確保された活性炭吸着装置を可能とする活性炭吸着装置用活性炭カートリッジ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】
【００１５】
本発明の活性炭吸着装置用活性炭カートリッジは上記課題を解決するため、ダイオキシン類や重金属類、硫黄酸化物等の有害成分を含む排ガスから有害成分を吸着により除去する活性炭吸着装置用活性炭カートリッジであって、活性炭収納部を備え、該活性炭収納部が、実質的に平行な１組の面を一方をガス流入側面、他方をガス流出側面として有し、さらに、内部に充填される活性炭を交換可能とする開閉可能な蓋部を具備し、かつ、内部に粒径が０．５ｍｍ以上２．４ｍｍ以下の活性炭が蓋部との隙間がなく圧密充填されていることを特徴とする活性炭吸着装置用活性炭カートリッジ。
である。
【００１６】
また、本発明の活性炭吸着装置用活性炭カートリッジは請求項２に記載の通り、上記活性炭収納部のガス流入側面とガス流出側面との間の活性炭層の厚さが１００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の活性炭吸着装置用活性炭カートリッジである。
また、本発明の活性炭吸着装置用活性炭カートリッジは請求項３に記載の通り、上記活性炭収納部を有する活性炭吸着装置用活性炭カートリッジであって、該活性炭収納部のガス流入側面とガス流出側面とが互いに面対称な長方形であり、該長方形の辺の長さをＡとＢとしたとき、活性炭収納部のガス流入側面の辺の長さがＡである１つの辺側より、該ガス流入側面と平行な一方向から流れ込む被処理排ガスを該ガス流入側面に導く案内流路部と、活性炭収納部のガス流出側面から排出された処理済排ガスを上記一方向と平行でかつ同じ向きの方向に導く排出流路部とを有し、上記案内流路部はこれら活性炭収納部のガス流入側面をその構成面の１つとする辺の長さがＡ、Ｂ及びＣの直方体形状であって、式Ｂ≧５Ｃで示される関係を満足し、かつ、上記排出流路部はこれら活性炭収納部のガス流出側面をその構成面の１つとする辺の長さがＡ、Ｂ及びＣ’の長方形であり、式Ｂ≧５Ｃ’で示される関係を満足することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の活性炭吸着装置用活性炭カートリッジである。
【００１７】
また、本発明の活性炭吸着装置用活性炭カートリッジは請求項４に記載の通り、上記活性炭収納部を複数備えた活性炭吸着装置用活性炭カートリッジであって、これら活性炭収納部の上記ガス流入側面とガス流出側面とがすべて面対称な長方形であり、これら長方形の辺の長さをＡとＢとしたとき、活性炭収納部のガス流入側面の辺の長さがＡである１つの辺側より、該ガス流入側面と平行な一方向から流れ込む被処理排ガスを該ガス流入側面に導く案内流路部と、活性炭収納部のガス流出側面から排出された処理済排ガスを上記一方向と平行でかつ同じ向きの方向に導く排出流路部とを有し、これら排出流路部、活性炭収納部及び案内流路部が、排出流路部、活性炭収納部、案内流路部、活性炭収納部及び排出流路部の順か、あるいは、案内流路部、活性炭収納部、排出流路部、活性炭収納部及び案内流路部の順の少なくともどちらかの順で互いに接して一列に配置され、案内流路部が該列中のｎ個（ｎは１または２）の活性炭収納部に隣接しているとき、案内流路部はこれら活性炭収納部のガス流入側面をその構成面とする辺の長さがＡ、Ｂ及びＣの直方体形状であって、式Ｂ≧５Ｃ／ｎで示される関係を満足し、かつ、排出流路部が該列中のｍ個（ｍは１または２）の活性炭収納部に隣接しているとき、排出流路部はこれら活性炭収納部のガス流出側面をその構成面とする辺の長さがＡ、Ｂ及びＣ’の長方形であり、式Ｂ≧５Ｃ／ｍで示される関係を満足することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の活性炭吸着装置用活性炭カートリッジである。
【００１８】
また、本発明の活性炭吸着装置用活性炭カートリッジは請求項５に記載の通り、上記排出流路部、活性炭収納部及び案内流路部からなる列を複数列有し、案内流路部が隣り合う列の排出流路部の１面を共用するように配され、かつ上記長さＡは上記Ｃ、Ｃ’、ｎ及びｍから規定されるＣ／ｎおよびＣ’／ｍのうち、一番短い長さＣｍｉｎと活性炭収納部厚さＤとの和の８倍以下であることを特徴とする請求項４に記載の活性炭吸着装置用活性炭カートリッジである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の活性炭吸着装置用活性炭カートリッジは、上述の特有の構成により、被処理ガスのショートパス（吹き抜け）がなく、高性能と小型化とを両立させることが可能で、かつ、所定の性能を確保しながらできるだけ活性炭層を薄くすることを可能とすることにより高い安全性が確保された活性炭吸着装置を可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の活性炭吸着装置用活性炭カートリッジは、活性炭吸着装置から容易に着脱可能なものとすることが望ましい。このように着脱が容易に可能な構造とすることにより、劣化した活性炭を有するカートリッジを新品ないし再生済み活性炭を有するカートリッジに交換することにより交換に要する時間、手間を省くことができ、交換時の活性炭吸着装置の非稼働時間を短縮することが可能となる。
【００２１】
本発明の活性炭吸着装置用活性炭カートリッジに備えられた活性炭収納部の形状は直方体が一般的であるが、該活性炭収納部が、実質的に平行な１組の面を一方をガス流入側面、他方をガス流出側面として有していればこの限りではなく、三角柱や円柱など実質的に平行な１組の面を有するものであれば良い。
【００２２】
活性炭収納部を含めた活性炭吸着装置用活性炭カートリッジは耐久性、耐熱性から鋼鉄、ステンレスなどの金属製とすることが望ましく、また、ガス流入側面及びガス流出側面はこれらからなる金網、パンチングメタル（打抜金網）などの通気性を有する素材から形成する。
【００２３】
これらガス流入側面及びガス流出側面は通常は平面であり、また、互いに実質的に平行であることが必要である。なお、これらガス流入側面及びガス流出側面は通常は共に長方形で、かつ、面対称とする。
【００２４】
活性炭収納部にはその内部に充填される活性炭を交換可能とする開閉可能な蓋部を設ける。この蓋部の開閉は、活性炭吸着装置用活性炭カートリッジが活性炭吸着装置にセット状態で可能となる必要は特になく、活性炭吸着装置用活性炭カートリッジを活性炭吸着装置から取り出したときに開閉が可能であればよい。ただし、活性炭吸着装置用活性炭カートリッジを活性炭吸着装置にセットした状態で不用意に蓋部が開かないような構造とすることが必要である。
【００２５】
活性炭収納部には粒径が０．５ｍｍ以上２．４ｍｍ以下（粒度が８メッシュ以上３２メッシュ以下）の活性炭が充填されていることが必要である。このように従来の排ガス用活性炭吸着装置で用いられているよりも粒径が小さい活性炭を使用したのは、活性炭へのダイオキシン類の吸着は活性炭粒の表面近傍で大部分が行われていると考えられるからである。したがって、粒径が小さい程排ガスとの接触面積が増え、活性炭層の厚さが同じ場合での比較で、除去効率が高くなるはずである。
【００２６】
ここで、直径４ｍｍの円柱状成形炭とそれを８〜１２メッシュに破砕した破砕炭とで除去率の比較を行ったが、結果は粒径が小さい破砕炭の方が明らかに除去率が高くなり（表１参照）、この推論が正しいことが確認された。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
また、上記から、粒径が小さい活性炭を用いた場合、活性炭吸着装置としての除去率を従来と同じにする場合には活性炭量をより少なくできるということが判る。
【００２９】
しかし、粒径が小さい活性炭を用いた場合、流動化しやすくなるという問題が生じる。そこで、上記のような粒状活性炭を容器に密に充填し、濾過流速を速くしても活性炭層のいずれの部分にも流動化が起こらないようにすることが必要である。
【００３０】
このように実質的に流動化できない状態に充填する方法としては、バイブレータで振動を与えながら充填する、充填時に棒などで上から押さえつけるなどの方法が挙げられる。また、活性炭層と蓋部との間にも隙間が生じない様に、グラスウールなどの緩衝材を用いて圧着させてもよい。
【００３１】
なお、本発明において用いる活性炭の粒径の下限を３２メッシュとしたのは、活性炭格納部のガス流入側面及びガス流出側面として必要な強度を確保（例えばパンチングメタルの場合、０．５ｍｍ以上の厚さの鋼板からなるものを使用することが必要である）しながら、より粒径の小さい活性炭の保持が可能な、充分に小さい孔を有するガス透過面の作製が困難ないし実用的でないためである。
【００３２】
用いる活性炭粒状活性炭は、円柱状炭（成形炭）、破砕炭、顆粒炭、球状炭のいずれでもよい。ここで、球状炭は形状的には最も好ましいが非常に高価であり、破砕炭や顆粒炭は粒径のばらつきが大きく、ガス流入側面やガス流出側面のガス透過板の孔を擦り抜けるものも含まれてしまうおそれがあることから、円柱状炭（成形炭）であることが最も望ましい。
【００３３】
ここで、本発明に係る活性炭吸着装置用活性炭カートリッジの一例１についてモデル図を用いて説明する。
【００３４】
図１（ａ）及び図１（ｂ）は本発明に係るダイオキシン類や重金属類、硫黄酸化物等の有害成分を含む排ガスから有害成分を吸着により除去する活性炭吸着装置用活性炭カートリッジであって、直方体の活性炭収納部１ａを備え、該活性炭収納部１ａが、平行な１組の面を一方をガス流入側面１ｂ、他方をガス流出側面１ｃとして有し、さらに、内部に充填される活性炭を交換可能とする開閉可能な蓋部１ｄを具備し、かつ、内部に粒径が０．５ｍｍ以上２．４ｍｍ以下の活性炭ＡＣが蓋部との隙間がなく圧密充填されているため、内部の活性炭が実質的に流動化できない状態に密に充填されている活性炭吸着装置用活性炭カートリッジを示すモデル断面図及びモデル斜視図である。
【００３５】
このとき、ガス流入側面１ｂとガス流出側面１ｃとの間に形成される活性炭ＡＣからなる活性炭層の厚さＤは１００ｍｍ以下であることが望ましい。
【００３６】
すなわち活性炭は、一般に熱伝導率が低いので、蓄熱発火が起こりやすい。ここで粒径が０．５ｍｍ以上２．４ｍｍ以下の活性炭の、静止した空気雰囲気における自己点火温度を下記のようにして調べた。
【００３７】
図２に示すように、空気雰囲気のマッフル炉３０内に活性炭約６０〜８０ｇをニッケルメッシュ製容器３１に充填して、一辺約５０ｍｍの立方体堆積層３２を形成した。このマッフル炉３０内を雰囲気中の酸素濃度を一定に保ちながら昇温速度約２℃／分で上昇させて加熱し、立方体堆積層３２内のほぼ中央部の温度と、マッフル炉３０内の雰囲気温度とを熱電対３３、３４を用いてそれぞれ測定し、立方体堆積層３２内の温度と雰囲気温度との差が急激に変わり始めるときの雰囲気温度を、発火開始温度として求めた。その結果、発火開始温度（発火にいたる雰囲気温度）は約２２０℃であった。この結果から、立方体堆積層３２の１辺の長さ（堆積層厚）が１０ｃｍ、２０ｃｍ、４０ｃｍ、１００ｃｍ、２００ｃｍ、４００ｃｍの場合についての発火開始温度をそれぞれ伝熱計算によって求め、その結果を図３に示した。図３から判るように、堆積層厚を１０ｃｍ以下にすることにより発火開始温度が２００℃以上と高温になるので、雰囲気温度が２００℃未満では発火することがない。
【００３８】
なお、実際の発火開始温度は活性炭の種類によって異なるので、実際の活性炭層の層厚は、通過する排ガスの温度において、その活性炭層で蓄熱発火が発生しない層厚とする必要があるが、その層厚はおよそ５０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の範囲である。
【００３９】
このように、蓄熱発火が生じないよう、ガス流入側面１ｂとガス流出側面１ｃとの間に形成される活性炭ＡＣからなる活性炭層の厚さＤは１００ｍｍ以下とすることが望ましい。
【００４０】
なお、本発明では活性炭は、前述の通り、実質的に流動化できない状態になるよう密に充填されているが、これにより活性炭層全体の熱伝導率が向上するため、通常に充填された場合に比べ自己発火温度も高くなり、より安全性が高くなると云う効果が得られる。
【００４１】
また、特開２０００−２７２９１４公報に記載されたように活性炭等にグラファイト等の熱伝導性向上材を混合させて活性炭物質全体の熱伝導率を向上させた活性炭物質などのように高熱伝導の活性炭を用いると、自己発火温度はさらに上昇するので、より高温での運転や高い安全性が実現できる。
【００４２】
ここで、本発明に係る活性炭吸着装置用活性炭カートリッジの他の一例２についてモデル図を用いて説明する。
【００４３】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は本発明に係るダイオキシン類や重金属類、硫黄酸化物等の有害成分を含む排ガスから有害成分を吸着により除去する活性炭吸着装置用活性炭カートリッジであって、直方体の活性炭収納部２ａを備え、該活性炭収納部２ａが、平行な１組の面を一方をガス流入側面２ｂ、他方をガス流出側面２ｃとして有し、さらに、内部に充填される活性炭を交換可能とする開閉可能な蓋部２ｄを具備し、かつ、内部に粒径が０．５ｍｍ以上２．４ｍｍ以下の活性炭ＡＣが蓋部との隙間がなく圧密充填されていて、該活性炭収納部２ａのガス流入側面２ｂとガス流出側面２ｃとが互いに面対称な長方形であって、活性炭収納部該長方形の辺の長さをＡとＢとしたとき、活性炭収納部のガス流入側面の辺の長さがＡである１つの辺２ｇ側より、該ガス流入側面２ｂと平行な一方向から流れ込む被処理排ガスを該ガス流入側面２ｂに導く案内流路部２ｅと、活性炭収納部２ａのガス流出側面２ｃから排出された処理済排ガスを上記一方向と平行でかつ同じ向きの方向に導く排出流路部２ｆとを有し、上記案内流路部２ｅはこれら活性炭収納部２ａのガス流入側面２ｂをその構成面の１つとする辺の長さがＡ、Ｂ及びＣの直方体形状であって、式Ｂ≧５Ｃで示される関係を満足し、かつ、上記排出流路部２ｆはこれら活性炭収納部２ａのガス流出側面２ｃをその構成面の１つとする辺の長さがＡ、Ｂ及びＣ’の長方形であり、式Ｂ≧５Ｃ’で示される関係を満足する活性炭吸着装置用活性炭カートリッジであり、この例ではガス流入側面２ｂとガス流出側面２ｃとの間に形成される活性炭ＡＣからなる活性炭層の厚さＤは１００ｍｍ以下である。
【００４４】
このような構成により、活性炭吸着装置中での被処理ガスは活性炭層をクロスフローで通過する（被処理ガスの流れ方向（上記の一方向）と活性炭の厚さ方向とが直交する）。活性炭層の厚さ以外の２方向の長さ（上記で云うＡ及びＢ）が厚さＤよりも充分大きい場合は、カウンターフロー（被処理ガスの流れ（上記の一方向）と活性炭層の厚さ方向が同一となっている流れ）となるように活性炭層を配置するよりも、クロスフローとなるように活性炭層を配置する方が装置の設置面積や容積を小さくできる（図５参照。図５（ａ）（断面図）及び図５（ｂ）（斜視図）に本発明に係るカートリッジ（クロスフロー型。詳細は後述。）を、図５（ｃ）にはカウンターフロー型カートリッジをそれぞれ示す。これらの活性炭層の厚さは等しく、活性炭の使用量は同じである）。
【００４５】
ここで、被処理ガスの流れをクロスフローとする場合、ガスが活性炭層の全体にできるだけ均一に流れることが好ましい。発明者らが行なった形状モデルを使用した流れ試験の結果、案内流路部や排出流路部の長さ（図４ではＢ）をその幅（図４ではＣあるいはＣ’）の５倍以上とする、すなわちＢ≧５ＣおよびＢ≧５Ｃ’を満足させればガスの偏流がほとんどなくなり、活性炭層の全面にほぼ均一に流れることがわかった。このとき、直方体形状の活性炭収納部２ａの活性炭層すべての活性炭を有効利用することができ、活性炭の性能を完全に有効利用することが可能となる。
【００４６】
ここで、本発明に係るクロスフロー型の活性炭吸着装置用活性炭カートリッジの他の一例３についてモデル図を用いて説明する。
【００４７】
図６（ａ）及び図６（ｂ）はそれぞれ、活性炭収納部、案内流路部及び排出流路部からなるセットを２セット有するカートリッジの断面図及び斜視図である。
【００４８】
すなわち、この一例３は本発明に係るダイオキシン類や重金属類、硫黄酸化物等の有害成分を含む排ガスから有害成分を吸着により除去する活性炭吸着装置用活性炭カートリッジであって、直方体の活性炭収納部３ａを備え、該活性炭収納部３ａが、平行な１組の面を一方をガス流入側面３ｂ、他方をガス流出側面３ｃとして有し、さらに、内部に充填される活性炭を交換可能とする開閉可能な蓋部３ｄを具備し、かつ、内部に粒径が０．５ｍｍ以上２．４ｍｍ以下の活性炭ＡＣが蓋部との隙間がなく圧密充填されていて、該活性炭収納部３ａのガス流入側面３ｂとガス流出側面３ｃとが互いに面対称な長方形であって、活性炭収納部該長方形の辺の長さをＡとＢとしたとき、活性炭収納部３ａのガス流入側面２ｂの辺の長さがＡである１つの辺３ｇ側より、該ガス流入側面３ｂと平行な一方向から流れ込む被処理排ガスを該ガス流入側面３ｂに導く案内流路部３ｅと、活性炭収納部３ａのガス流出側面３ｃから排出された処理済排ガスを上記一方向と平行でかつ同じ向きの方向に導く排出流路部３ｆとを有し、上記案内流路部３ｂはこれら活性炭収納部３ａのガス流入側面３ｂをその構成面の１つとする辺の長さがＡ、Ｂ及びＣの直方体形状であって、式Ｂ≧５Ｃで示される関係を満足し、かつ、上記排出流路部３ｆはこれら活性炭収納部３ａのガス流出側面３ｃをその構成面の１つとする辺の長さがＡ、Ｂ及びＣ’の長方形であり、式Ｂ≧５Ｃ’で示される関係を満足し、かつ、活性炭収納部、案内流路部及び排出流路部からなるセットを２セット有する活性炭吸着装置用活性炭カートリッジであり、この例ではガス流入側面３ｂとガス流出側面３ｃとの間に形成される活性炭ＡＣからなる活性炭層の厚さＤは１００ｍｍ以下である。
【００４９】
なお、この例では活性炭収納部、案内流路部及び排出流路部からなるセットを図面横方向につなげたが、奥行き方向につなげたものであっても良く、その場合も当然本発明に属する。
【００５０】
ここで、本発明に係るクロスフロー型の活性炭吸着装置用活性炭カートリッジの他の例４〜８についてモデル図を用いて説明する。
【００５１】
図７（ａ）及び図７（ｂ）はそれぞれ、活性炭収納部を２つ有するカートリッジ４の断面図及び斜視図である。
【００５２】
すなわちこの例４直方体形状の活性炭収納部４ａを複数（２個）備えた活性炭吸着装置用活性炭カートリッジであって、これら活性炭収納部４ａの上記ガス流入側面４ｂとガス流出側面４ｃとがすべて面対称な長方形であり、これら長方形の辺の長さをＡとＢとしたとき、活性炭収納部４ａのガス流入側面５ｂの辺の長さがＡである１つの辺５ｇ側より、該ガス流入側面と平行な一方向から流れ込む被処理排ガスを該ガス流入側面４ｂに導く案内流路部４ｅと、活性炭収納部４ａのガス流出側面４ｃから排出された処理済排ガスを上記一方向と平行でかつ同じ向きの方向に導く排出流路部４ｆとを有し、これら排出流路部４ｆ、活性炭収納部４ａ及び案内流路部４ｅが、排出流路部４ｆ、活性炭収納部４ａ、案内流路部４ｅ、活性炭収納部４ａ及び排出流路部４ｆの順で互いに接して一列に配置され、案内流路部４ｅが該列中のｎ個（ｎは２）の活性炭収納部に隣接していて、案内流路部４ｅはこれら活性炭収納部４ａのガス流入側面４ｂをその構成面とする辺の長さがＡ、Ｂ及びＣの直方体形状であって、式Ｂ≧５Ｃ／ｎで示される関係を満足し、かつ、排出流路部４ｆが該列中のｍ個（ｍは１）の活性炭収納部４ａに隣接していて、排出流路部４ｃはこれら活性炭収納部４ａのガス流出側面４ｃをその構成面とする辺の長さがＡ、Ｂ及びＣ’の長方形であり、式Ｂ≧５Ｃ’／ｍで示される関係を満足する活性炭吸着装置用活性炭カートリッジである。
【００５３】
図８（ａ）及び図８（ｂ）はそれぞれ、活性炭収納部を２つ有するカートリッジ５の断面図及び斜視図である。
【００５４】
すなわちこの例５は直方体形状の活性炭収納部５ａを複数（２個）備えた活性炭吸着装置用活性炭カートリッジであって、これら活性炭収納部５ａの上記ガス流入側面５ｂとガス流出側面５ｃとがすべて面対称な長方形であり、これら長方形の辺の長さをＡとＢとしたとき、活性炭収納部５ａのガス流入側面５ｂの辺の長さがＡである１つの辺５ｇ側より、該ガス流入側面と平行な一方向から流れ込む被処理排ガスを該ガス流入側面５ｂに導く案内流路部５ｅと、活性炭収納部５ａのガス流出側面５ｃから排出された処理済排ガスを上記一方向と平行でかつ同じ向きの方向に導く排出流路部５ｆとを有し、これら排出流路部５ｆ、活性炭収納部５ａ及び案内流路部５ｅが、案内流路部５ｅ、活性炭収納部５ａ、排出流路部５ｆ、活性炭収納部５ａ及び案内流路部５ｅの順で互いに接して一列に配置され、案内流路部５ｅが該列中のｎ個（ｎは１）の活性炭収納部に隣接していて、案内流路部５ｅはこれら活性炭収納部５ａのガス流入側面５ｂをその構成面とする辺の長さがＡ、Ｂ及びＣの直方体形状であって、式Ｂ≧５Ｃ／ｎで示される関係を満足し、かつ、排出流路部５ｆが該列中のｍ個（ｍは２）の活性炭収納部５ａに隣接していて、排出流路部５ｃはこれら活性炭収納部５ａのガス流出側面５ｃをその構成面とする辺の長さがＡ、Ｂ及びＣ’の長方形であり、式Ｂ≧５Ｃ’／ｍで示される関係を満足する活性炭吸着装置用活性炭カートリッジである。
【００５５】
図９（ａ）及び図９（ｂ）はそれぞれ、活性炭収納部を３つ有するカートリッジ６の断面図及び斜視図である。
【００５６】
すなわちこの例６は直方体形状の活性炭収納部６ａを複数（３個）備えた活性炭吸着装置用活性炭カートリッジであって、これら活性炭収納部６ａの上記ガス流入側面６ｂとガス流出側面６ｃとがすべて面対称な長方形であり、これら長方形の辺の長さをＡとＢとしたとき、活性炭収納部６ａのガス流入側面６ｂの辺の長さがＡである１つの辺６ｇ側より、該ガス流入側面と平行な一方向から流れ込む被処理排ガスを該ガス流入側面６ｂに導く案内流路部６ｅ及び６ｅ’と、活性炭収納部６ａのガス流出側面６ｃから排出された処理済排ガスを上記一方向と平行でかつ同じ向きの方向に導く排出流路部６ｆ及び６ｆ’とを有し、これら排出流路部６ｆ及び６ｆ’、３つの活性炭収納部６ａ及び案内流路部６ｅ及び６ｅ’が、排出流路部６ｆ’、活性炭収納部６ａ、案内流路部６ｅ、活性炭収納部６ａ、排出流路部６ｆ、活性炭収納部６ａ及び案内流路部６ｅ’の順で互いに接して一列に配置され、案内流路部６ｅが該列中のｎ個（ｎは２）の活性炭収納部に隣接していて、案内流路部６ｅはこれら活性炭収納部６ａのガス流入側面６ｂをその構成面とする辺の長さがＡ、Ｂ及びＣの直方体形状であって、式Ｂ≧５Ｃ／ｎで示される関係を満足し、案内流路部６ｅ’が該列中のｎ個（ｎは１）の活性炭収納部に隣接していて、案内流路部６ｅはこれら活性炭収納部６ａのガス流入側面６ｂをその構成面とする辺の長さがＡ、Ｂ及びＣの直方体形状であって、式Ｂ≧５Ｃ１／ｎで示される関係を満足し、排出流路部６ｆが該列中のｍ個（ｍは２）の活性炭収納部６ａに隣接していて、排出流路部６ｃはこれら活性炭収納部６ａのガス流出側面６ｃをその構成面とする辺の長さがＡ、Ｂ及びＣ’の長方形であり、式Ｂ≧５Ｃ’／ｍで示される関係を満足かつ、排出流路部６ｆが該列中のｍ個（ｍは１）の活性炭収納部６ａに隣接していて、排出流路部６ｃはこれら活性炭収納部６ａのガス流出側面６ｃをその構成面とする辺の長さがＡ、Ｂ及びＣ１’の長方形であり、式Ｂ≧５Ｃ１’／ｍで示される関係を満足する活性炭吸着装置用活性炭カートリッジである。
【００５７】
さらに、上記のような、排出流路部、活性炭収納部及び案内流路部が、排出流路部、活性炭収納部、案内流路部、活性炭収納部及び排出流路部の順か、あるいは、案内流路部、活性炭収納部、排出流路部、活性炭収納部及び案内流路部の順の少なくともどちらかの順で互いに接して一列に配置された列を有し、案内流路部が該列中のｎ個（ｎは１または２）の活性炭収納部に隣接しているとき、案内流路部はこれら活性炭収納部のガス流入側面をその構成面とする辺の長さがＡ、Ｂ及びＣの直方体形状であって、式Ｂ≧５Ｃ／ｎで示される関係を満足し、かつ、排出流路部が該列中のｍ個（ｍは１または２）の活性炭収納部に隣接しているとき（そのときの本発明に係るカートリッジの一例７のモデル斜視図を図１０に示した）、排出流路部はこれら活性炭収納部のガス流出側面をその構成面とする辺の長さがＡ、Ｂ及びＣ’の長方形であり、式Ｂ≧５Ｃ’／ｍで示される関係を満足し、かつ、上記排出流路部、活性炭収納部及び案内流路部からなる列を複数列有し、案内流路部が隣り合う列の排出流路部の１面を共用するように配され、かつ上記長さＡは上記Ｃ、Ｃ’、ｎ及びｍから規定されるＣ／ｎおよびＣ’／ｍのうち、一番短い長さＣｍｉｎと活性炭収納部厚さＤとの和の８倍以下であると、カートリッジに供給される被処理ガスの流れが複数の案内流路部に分かれるとき、及び、カートリッジの複数の排出流路部から排出される処理済みガスの流れが１つにまとまるときに、案内流路部同士、及び、排出流路部同士のそれぞれの距離が短くなるのでガスの乱れが軽減される。
【００５８】
すなわち、形状モデルを使用して流れ試験を行なったところ、上記条件が満足されたときガス流れの渦がほぼ消失して安定したガス流れとなることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
ゴミ焼却炉、鉱石の製錬炉あるいは高炉その他の工鉱業生産設備から発生する排ガスに含まれているダイオキシン類、重金属、硫黄酸化物等の有害な成分を活性炭に吸着して除去する活性炭吸着装置で用いる、活性炭吸着装置用活性炭カートリッジに関し、被処理ガスのショートパス（吹き抜け）がなく、高性能と小型化とを両立させることが可能で、かつ、所定の性能を確保しながらできるだけ活性炭層を薄くすることを可能とすることにより高い、安全性が確保された活性炭吸着装置を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係る活性炭吸着装置用活性炭カートリッジの例１を示す図である。（ａ）モデル断面図（ｂ）モデル斜視図
【図２】活性炭の、静止した空気雰囲気における自己点火温度の測定方法を説明するためのモデル図である。
【図３】発火にいたる雰囲気温度と堆積層厚との関係を示す図である。
【図４】本発明に係る活性炭吸着装置用活性炭カートリッジの例２を示す図である。（ａ）モデル断面図（ｂ）モデル斜視図
【図５】クロスフローとしてガスを流す場合のモデル説明図とカウンターフローとしてガスを流す場合のモデル説明図である。（ａ）クロスフローでのモデル断面図（ｂ）クロスフローでのモデル斜視図（ｃ）カウンターフローモデル斜視図
【図６】本発明に係る活性炭吸着装置用活性炭カートリッジの例３を示す図である。（ａ）モデル断面図（ｂ）モデル斜視図
【図７】本発明に係る活性炭吸着装置用活性炭カートリッジの例４を示す図である。（ａ）モデル断面図（ｂ）モデル斜視図
【図８】本発明に係る活性炭吸着装置用活性炭カートリッジの例５を示す図である。（ａ）モデル断面図（ｂ）モデル斜視図
【図９】本発明に係る活性炭吸着装置用活性炭カートリッジの例６を示す図である。（ａ）モデル断面図（ｂ）モデル斜視図
【図１０】本発明に係る活性炭吸着装置用活性炭カートリッジの例７を示すモデル斜視図である。
【図１１】従来技術に係る活性炭吸着装置を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１、２、３、４、５、６、７  本発明に係る活性炭吸着装置用活性炭カートリッジ
１ａ、２ａ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａ、７ａ  活性炭収納部
１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂ、６ｂ、７ｂ  ガス流入側面
１ｃ、２ｃ、３ｃ、４ｃ、５ｃ、６ｃ、７ｃ  ガス流出側面
１ｄ、２ｄ、３ｄ、４ｄ、５ｄ、６ｄ、７ｄ  蓋部
１ｅ、２ｅ、３ｅ、４ｅ、５ｅ、６ｅ、６ｅ’、７ｅ、７ｅ’  案内流路部
１ｆ、２ｆ、３ｆ、４ｆ、５ｆ、６ｆ、６ｆ’、７ｆ、７ｆ’  排出流路部
１ｇ、２ｇ、３ｇ、４ｇ、５ｇ、６ｇ、７ｇ  活性炭収納部のガス流入側面の辺の長さがＡである１つの辺
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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