(57)【要約】【課題】吸着ゾーンで大気汚染物質を吸着し、再生ゾーンで吸着剤から大気汚染物質を脱着する構成のガス濃縮装置において、濃縮率を高めて大気汚染物質が低濃度の被処理ガスにも対応できるようにし、更には加熱ヒータを１つにして運転エネルギーの省力化と、装置の大型化を防ぐ。【解決手段】ハニカム構造体に吸着剤を担持させたロータを回転させ、吸着ゾーンにおいて被処理ガスをロータに通過させて浄化ガスとして回収するとともに、再生ゾーンにおいて高温ガスをロータに通過させて吸着剤から大気汚染物質を脱着させて濃縮ガスとして改宗するガス濃縮装置であって、吸着ゾーン、予熱ゾーン、再生ゾーン及び冷却ゾーンを備え、冷却ゾーンから排出されたガスを予熱ゾーンに直接供給し、予熱ゾーンから排出されたガスを加熱した後、再生ゾーンに流入させて濃縮ガスを得る。【選択図】図１
2009226319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハニカム構造体に吸着剤を担持させた回転式のロータを回転させ、吸着ゾーンにおいて被処理ガスをロータに通過させて浄化ガスとして回収するとともに、再生ゾーンにおいて高温ガスをロータに通過させて吸着剤から吸着物を脱着させ、脱着した吸着物を含有する濃縮ガスを回収する装置であって、
ハニカム構造体に吸着剤を担持して構成されたロータと、
ロータの軸線を中心にロータを回転自在に支持するとともに、ロータの端面に対向して設けられ、ロータの軸線を起点とし放射状に延びて、ロータを吸着ゾーン、予熱ゾーン、再生ゾーン及び冷却ゾーンの順に画成する仕切板を備える保持ケースと、
ロータを回転させる回転手段と、
被処理ガスを吸着ゾーンに供給する経路と、
吸着ゾーンから排出された浄化ガスを外部に供給する流路と、
冷却ゾーンに冷却用ガスを供給する流路と、
冷却ゾーンから排出されたガスを予熱ゾーンに直接供給する流路と、
予熱ゾーンから排出されたガスを加熱した後、再生ゾーンに供給する流路と、
再生ゾーンから排出された濃縮ガスを外部の処理装置に供給する流路と、
を備えることを特徴とするガス濃縮装置。
【請求項２】
被処理ガスを分岐し、被処理ガスの一部を冷却用ガスとして冷却ゾーンに供給する流路を備えることと特徴とする請求項１記載のガス濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス中に含まれる有機溶剤等の大気汚染物質を吸着剤で吸着して浄化ガスを得るとともに、吸着剤から大気汚染物質を脱着させ濃縮ガスとして回収する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
塗装工場、印刷工場、半導体製造工場、液晶装置製造工場等では、有機溶剤等の大気汚染物質を使用している。大気汚染物質は、大気への排出基準以下の濃度にする必要があるため、これらの工場では大気汚染物質を含む空気をガス濃縮装置に送り、大気汚染物質を除去した後、清浄空気を大気に排出したり、工場内に供給している。
【０００３】
このようなガス濃縮装置として、吸着剤を担持した吸着素子に大気汚染物質を含む空気を通過させ、大気汚染物質を吸着剤に吸着させて除去し、清浄空気を得る方式が知られている。図４は、ガス濃縮装置の一例を示す模式図である（例えば、特許文献１参照）。図示されるように、ロータ１はハニカム構造体に吸着剤を担持させたものであり、図示されないケースに、軸線を中心に回転可能に収容されている。ケースには、ロータ１の軸線（回転軸）を起点として放射状に延びる仕切板６が配設されており、隣接する仕切板６により、ロータ１の平面部を吸着ゾーン５、再生ゾーン４及び冷却ゾーン７に画成する。尚、本発明において、各ゾーン内にあるロータの一部分を、ローたセグメントと呼ぶ。ロータ１はモータＭで駆動されて矢印の方向に回転され、吸着ゾーン５を通過したロータセグメントは、再生ゾーン４、次いで冷却ゾーン７に移行した後、再度、吸着ゾーン５に到達する。
【０００４】
大気汚染物質を含む空気(被処理ガス)Ａは、吸着ゾーン５において、ロータ１の一方の面に供給される。そして、ロータセグメントを通過する間に、大気汚染物質が吸着剤に吸着され、清浄空気（浄化ガス）ａが得られる。
【０００５】
同時に、冷却ゾーン７には、大気汚染物質を含む空気と同じ側から、冷却用ガスＰ（一般には空気）が供給され、ロータセグメントを通過した冷却用ガスＰａは加熱器Ｈで加熱されて加熱空気Ｒとされた後、再生ゾーン４に供給される。そして、再生ゾーン４では、この加熱ガスＲによりロータセグメントが加熱され、吸着剤から大気汚染物質が脱着され、脱着した大気汚染物質を含有するガス（濃縮ガス）Ｓが排出される。この再生ゾーン４における大気汚染物質の濃縮率は数倍〜十数倍であり、濃縮ガスＳは外部の後処理装置に送られて処理される。
【０００６】
このような構成のガス濃縮装置では、吸着ゾーン５での大気汚染物質の吸着と、再生ソーン４での吸着剤の再生とが同時に行われ、連続処理が可能になる。その際、再生ゾーン４では加熱ガスＲによりロータセグメントが高温になるため、冷却ゾーン７において、移行してきたロータセグメントを冷却用ガスＰにより冷却し、吸着ゾーン５での吸着効率の低下を防いでいる。
【０００７】
上記のガス濃縮装置は、塗装工場や印刷工場のように、比較的高濃度の有機溶剤を含有する空気を処理するには適当である。例えば、印刷工場では、排出される有機溶剤の濃度が数十〜数百ｐｐｍであるため、再生ゾーン４にて１０倍程度に濃縮すると数百〜数千ｐｐｍの濃縮ガスＳが得られ、後処理装置で処理するのに効率的な濃度となる。
【０００８】
しかし、半導体製造工場や液晶装置製造工場では、有機溶剤の排出濃度は数ｐｐｍ程度である場合があり、その場合１０倍程度に濃縮しても後処理装置で処理するのに効率的な濃度とはならない。そこで、濃縮率を高めるために、図５に示すように、再生ゾーン４を２分割し、冷却ゾーン７を通過した冷却用ガスＰａを第１の加熱器Ｈ１で加熱して加熱ガスＲ１とし、この加熱ガスＲ１を第１の再生ゾーン４ａに送り、更に、第１の再生ゾーン４ａを通過した加熱ガスＲ１ａを第２の加熱器Ｈ２で加熱して加熱ガスＲ２とした後、第２の再生ゾーン４ｂに供給することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
このようなガス濃縮装置では、再生ゾーンが２つあることから、吸着剤からの大気汚染物質の脱着量が多く、より高濃度の濃縮ガスＳとなる。しかし、一方で、加熱器が２つ必要であるため、エネルギーロスが大きく、また装置全体として大型になるという問題がある。
【００１０】
【特許文献１】特開平７−７５７１４号公報
【特許文献２】特開平７−８８３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで本発明は、吸着ゾーンで大気汚染物質を吸着し、再生ゾーンで吸着剤から大気汚染物質を脱着する構成のガス濃縮装置において、濃縮率を高めて大気汚染物質が低濃度の被処理ガスにも対応できるようにし、更には加熱ヒータを１つにして運転エネルギーの省力化と、装置の大型化を防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、  ハニカム構造体に吸着剤を担持させた回転式のロータを回転させ、吸着ゾーンにおいて被処理ガスをロータに通過させて浄化ガスとして回収するとともに、再生ゾーンにおいて高温ガスをロータに通過させて吸着剤から吸着物を脱着させ、脱着した吸着物を含有する濃縮ガスを回収する装置であって、ハニカム構造体に吸着剤を担持して構成されたロータと、ロータの軸線を中心にロータを回転自在に支持するとともに、ロータの端面に対向して設けられ、ロータの軸線を起点とし放射状に延びて、ロータを吸着ゾーン、予熱ゾーン、再生ゾーン及び冷却ゾーンの順に画成する仕切板を備える保持ケースと、ロータを回転させる回転手段と、被処理ガスを吸着ゾーンに供給する経路と、吸着ゾーンから排出された浄化ガスを外部に供給する流路と、冷却ゾーンに冷却用ガスを供給する流路と、冷却ゾーンから排出されたガスを予熱ゾーンに直接供給する流路と、予熱ゾーンから排出されたガスを加熱した後、再生ゾーンに供給する流路と、再生ゾーンから排出された濃縮ガスを外部の処理装置に供給する流路と、を備えることを特徴とするガス濃縮装置を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のガス濃縮装置は、冷却ゾーンを通過したガスを、加熱することなく、そのまま予熱ゾーンに送ることにより、再生ゾーンにおける吸着剤から吸着物を効率よく脱着させることができ、浄化性能に優れるようになるとともに、再生ゾーンから排出される濃縮ガスの濃縮率を高めることもできる。この装置は、例えば、被処理ガスがトルエンの場合、１０〜２０倍濃縮後の溶剤濃度が３０００ｐｐｍ以下であるような、被処理ガスが１５０ｐｐｍ程度以下の低濃度の有機ガスを処理する場合、濃縮後の濃度が爆発限界の１／４〜１／５程度となり、防爆設備を必要としないため特に適している。また、予熱ゾーンに供給するガスを加熱する必要もなく、運転コストの上昇を低減することができる。さらに、処理風量が小さくなることから、後段の燃焼機あるいは回収機を小さくすることができ、コンパクト化、ランニングコストの低減、設置スペースの低減、軽量化に大きな効果がある。特に、従来低濃度であるため直接排気していた排ガスを浄化しようとする場合、既設の工場に設置することとなるが、このような場合、建屋の屋上に設置するのが一般的であるため、軽量、コンパクトであることが重要である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に関して詳細に説明する。
【００１５】
図１に示すように、本発明のガス濃縮装置は、図２及び図３に示したガス濃縮装置と同様に、ハニカム構造体に吸着剤を担持させたロータ１をモータＭで回転させ、仕切板６で画成された各ゾーンを通過させる構成である。
【００１６】
ロータ１のハニカム構造体は、高温の被処理ガスＡの通過に耐え得るように耐熱性や耐摩耗性を有することが好ましく、例えば、無機繊維紙をハニカム状に成形したものが好ましい。また、吸着剤は、除去物質に応じて選択され、例えば有機溶剤の除去には合成ゼオライト質吸着剤が好ましく、シリカゾル等の無機バインダーによりハニカム構造体の表面に保持される。
【００１７】
ロータ１は、図示されないケースに収納され、回転可能に支持される。また、ケーズは、ロータ１の軸線（回転軸）を起点として放射状に延びる仕切板６により、ロータ１の平面部を吸着ゾーン５、予熱ゾーン１０、再生ゾーン４、冷却ゾーン７の順に画成している。ロータ１はモータＭで駆動されて矢印の方向に回転され、吸着ゾーン５を通過したロータセグメントは、予熱ゾーン１０、再生ゾーン４、冷却ゾーン７の順で移行した後、再度、吸着ゾーン５に到達するサイクルを繰り返す。
【００１８】
また、仕切板６は、耐熱性を付与するために、遮熱・断熱処理されていてもよい。
【００１９】
有機溶剤等の大気汚染物質を含有する被処理ガスＡは、吸着ゾーン５において、ロータ１の一方の側から供給され、ロータセグメントを通過する間に大気汚染物質が吸着剤に吸着され、他方の側から浄化ガスａとなって排出される。この浄化ガスａは、大気中に排出されたり、工場内に供給される。
【００２０】
冷却ゾーン７には、被処理ガスＡと同じ側から冷却用ガスＰが供給され、ロータセグメントを通過する。冷却ゾーン７には、再生ゾーン４で加熱された高温のロータセグメントが移行してくるため、冷却用ガスＰは冷却ゾーン７を通過する間に熱交換され、冷却ゾーン７からは暖められた冷却用ガス（以下、暖気）Ｐａが排出される。この暖気Ｐａは、再生ゾーン４におけるロータセグメントの温度や、冷却用ガスＰの温度及び風速により制御することができる。例えば、再生ゾーン４では脱着を効率良く行うために２００℃近い高温ガスが供給されるのが一般的であるが、２０℃の冷却用ガスＰを５ｍ３／分で供給した場合、１００℃近い暖気Ｐａにすることができる。
【００２１】
暖気Ｐａは、そのまま予熱ゾーン１０に送られ、吸着ゾーン５から予熱ゾーン１０に移行したロータセグメントを加熱する。そして、予熱ゾーン１０を通過した暖気Ｐｂは、加熱器Ｈにより、再生ゾーン４での脱着に必要な温度（約２００℃）に加熱され、加熱ガスＲとなって再生ゾーン４に供給され、脱着に供される。そして、再生ゾーン４からは、脱着された大気汚染物質を含有する濃縮ガスＳが排出され、外部の処理装置(図示せず)へと送られる。
【００２２】
尚、上記において、暖気Ｐａ，Ｐｂ、並びに加熱ガスＲの流路は断熱されており、通過の間の温度低下を抑えている。
【００２３】
このように構成される本発明のガス濃縮装置では、冷却ゾーン７を通過して得られる暖気Ｐａにより予熱ゾーン１０でロータセグメントを予め加熱しておくため、再生ゾーン４での脱着を効率よく行うことができ、濃縮率も高まる。しかも、図４に示したガス濃縮装置のように、冷却ゾーン７を通過した冷却用ガスＰａを加熱する必要もなく、第１の加熱器Ｈ１が不要になることから、装置全体の大型化を招くことも無い。
【００２４】
また、上記ガス濃縮装置において、被処理ガスＡの分岐し、その一部を冷却用ガスＰとして供給してもよい。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
【００２６】
（実施例１）
無機繊維製のハニカム構造体に、合成ゼオライトを担持させてロータを作製した。そして、図１に示すように、ロータをケースに回転可能に支持するとともに、仕切板により、平面部を吸着ゾーン２７０°、予熱ゾーン３０°、再生ゾーン３０°、冷却ゾーン３０°となるように画成した。そして、ロータを２ｒｐｈで回転させ、吸着ゾーンにシクロヘキサノンを７８．８ｐｐｍ含有する空気（１９．２℃、湿度３７．１ＲＨ％）を１５．７１ｍ３／分の風量（処理面速度２．７４ｍ／ｓ）にて連続して供給した。そして、ロータセグメントを通過させてシクロヘキサノンを吸着し、シクロヘキサノン濃度５．２ｐｍｍの浄化空気（２１．４℃）を１４．７３ｍ３／分にて得た。浄化性能は、９３．４％である。
【００２７】
また、吸着ゾーンに供給する被処理ガスを分岐して、その一部（０．９８ｍ３／分）を冷却用ガスとして冷却ゾーンに供給した。冷却ゾーンを通過したガスの温度は、９３．６℃であった。このガスを直接予熱ゾーンに供給し、吸着ゾーンから予熱ゾーンに移行してきたロータセグメントを加熱した。そして、予熱ゾーンから排出されたガスの温度は２６．４℃であり、これを加熱器により２００℃に昇温した後、再生ゾーンに供給した。再生ゾーンからは、シクロヘキサノン濃度７０ｐｐｍの濃縮ガス（４３．７℃）が０．９８ｍ３／分の割合で得られた。濃縮率は１５倍である。
【００２８】
本実施例１における流路、各部での風量、ガス温度、シクロヘキサノン濃度を図２に示す。
【００２９】
（比較例１）
実施例１と同等のロータを用い、図４に示すように、仕切板により吸熱ゾーン（２７０°）、再生ゾーン（４５°）及び冷却ゾーン（４５°）に画成した。そして、ロータを２ｒｐｈで回転させ、吸着ゾーンにシクロヘキサノンを７３ｐｐｍ含有する空気（９．５℃、湿度５３．４ＲＨ％）を１５．７１ｍ３／分の風量（処理面速度２．７４ｍ／ｓ）にて連続して供給した。そして、ロータセグメントを通過させてシクロヘキサノン濃度６．９ｐｍｍの浄化空気（１３．６℃）を１４．７３ｍ３／分にて得た。浄化性能は、９０．５％である。
【００３０】
また、被処理ガスの一部（０．９８ｍ３／分）を分流して冷却用ガスとして冷却ゾーンに供給した。冷却ゾーンを通過したガスの温度は、６４．９℃であった。このガスを加熱器により２００℃に昇温した後、再生ゾーンに供給した。再生ゾーンからは、シクロヘキサノン濃度７０ｐｐｍの濃縮ガス（３０．３℃）が０．９８ｍ３／分の割合で得られた。濃縮率は実施例１と同じ１５倍である。
【００３１】
本比較例１における流路、各部での風量、ガス温度、シクロヘキサノン濃度を図３に示す。
【００３２】
上記のように、本発明に従う実施例１では、比較例１に比べて浄化性能が高くなっている。これは、吸着ゾーンから予熱ゾーンに移行してきたロータセグメントが、冷却ゾーンから排出された高温（９３．６℃）のガスにより加熱されるため、再生ゾーンでの加熱ガスによる脱着がより効率よく行われたことを意味する。
【００３３】
このように、本発明によれば、冷却ゾーンを通過したガスを、加熱することなく、そのまま予熱ゾーンに送ることにより、処理能力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明のガス濃縮装置の構成を示す模式図である。
【図２】実施例１における流路、各部での風量、ガス温度、シクロヘキサノン濃度を示す模式図である。
【図３】比較例１における流路、各部での風量、ガス温度、シクロヘキサノン濃度を示す模式図である。
【図４】従来のガス濃縮装置の構成を示す模式図である。
【図５】従来の他のガス濃縮装置の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  ロータ
４  再生ゾーン
５  吸着ゾーン
６  仕切板
７  冷却ゾーン
１０  予熱ゾーン
Ａ  被処理ガス
ａ  浄化ガス
P  冷却用ガス
Ｒ  加熱装置
Ｈ  加熱器
Ｓ  濃縮ガス
【図１】
2009226319.tif 000003
【図２】
2009226319.tif 000004
【図３】
2009226319.tif 000005
【図４】
2009226319.tif 000006
【図５】
2009226319.tif 000007