Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
除去液から蒸発した IPA 濃度の測定値としては、分析精度の高い GC-MS 分析装置で測定した IPA 濃度値を採用し、その値を基にして、除去液中 IPA の回収率を算出した結果を表 3-2-16 に示した。また、回収実験終了後、IPA が蒸発した除去液中の残留 IPA 濃度を測定し、回収実験前後の除去液中 IPA の濃度差からも除去液からの IPA の回収率を測定した結果を表 3-2-17 に示した。除去液から蒸発した IPA 濃度から算出した除去液中 IPA の回収率は、76.8%（蒸発温度 51.6℃）となった。一方、回収実験前後の除去液中 IPA の濃度差から算出した除去液中 IPA の回収率は、72.1％となった。

表 3-2-16 廃溶剤中 IPA 蒸発分離実験における排気ガス中 IPA 濃度および IPA 回収率

実験
時間,
min	蒸発
温度,
℃,(n=120)	排気ガス中
IPA濃度
C, ppm	IPA
回收率
y, %
4-6	81.3 ± 3.4	36455	74.7
7-9	68.0 ± 1.9	38081	78.0
10-12	60.6 ± 1.1	34741	71.2
16-18	52.0 ± 0.6	35822	73.4
19-21	50.1 ± 0.4	34328	70.3
22-24	47.6 ± 0.2	35462	72.6

表 3-2-17 廃溶剤中 IPA 蒸発分離実験における溶剤中 IPA 濃度分析による IPA 回収率の算出結果

除去液中 IPA 濃度, g/L	IPA 回收率, %	除去液中 IPA 濃度, g/L	IPA 回收率, %
再生前	再生後	再生前	再生後
4.76	0.69	85.6	4.76	1.13
4.72	0.65	86.2	4.72	1.09
4.71	0.63	86.7	4.71	1.07
Ave., g/L	4.73	0.66	86.1	Ave., g/L	4.73
S.D., g/L	0.02	0.03	0.4	S.D., g/L	0.02
R.S.D., %	0.5	4.3	0.5	R.S.D., %	0.4

除去液噴霧時間：0～12min

蒸発温度：77.1±13℃

除去液喷雾時間：12～24min

蒸発温度：51.6±3.3℃

測定裝置：Head Space Sampler Turbo Matrix40 (Perkin Elmer 製)

GC-MS QP5050A (SHIMADZU 製)

溶剂中 IPA 濃度：5.0g/L，溶剂噴霧流量：2.40L/min
除去液を真空容器内で噴霧し、蒸発した VOC はドライ真空ポンプから排気される。排気された VOC は、冷却凝縮装置で回収する。除去液中の IPA 濃度を 5g/L にした試料液を真空容器で噴霧し、除去液から蒸発しドライ真空ポンプから排気された IPA を冷却凝縮装置へ導入し、冷却凝縮装置の入口と出口での IPA 濃度を測定し、その入口と出口での IPA の濃度差から冷却凝縮された IPA の凝縮率を測定した。

除去液を真空容器内で噴霧開始後の冷却凝縮装置（冷凍機）の出口と内部の温度を記した。また、冷却凝縮装置の入口と出口で、排気ガス試料をデトラーバックで採取し、GC-MS分析装置でIPA濃度を測定し、そのIPA濃度から算出したIPAの冷却凝縮率を表3-2-18に示した。

労働衛生での IPA 許容濃度は、200ppm であり、IPA の飽和濃度は-43.7℃で 200ppm であることより、今後は、排気ガス中 IPA が冷却凝縮される実際の温度のモニターと冷却温度-45℃の確保が必要である。

今回の実験では、冷却温度を−60℃に設定した。冷却凝縮装置入口でのIPA濃度が約10,000ppmで、出口でのIPA濃度は100ppm程度となり、99%の高い冷却凝縮効率が得られ、IPA許容濃度200ppmより低い濃度に減少することができた。

表 3-2-18 冷却装置入口および出口における IPA ガス濃度と IPA 冷却凝縮率

サンプリング時間, min	入口IPA濃度, ppm	出口IPA濃度, ppm	IPA冷却凝縮率y,%
4-6	9202	71	99.2
7-9	10753	80	99.3
10-12	10568	122	98.8
16-18	10646	107	99.0
19-21	10732	78	99.3
22-24	9205	148	98.4
Ave.,	10184	101	99.0

测定装置：GC-MS QP2010 (SHIMADZU 製)

導入空気流量：100L/min, 溶剂中 IPA 濃度：1g/L

冷却温度：-60.0℃，溶剂喷雾流量：2.40L/min
#### 3.2.5 「空気流動真空蒸発法」による廃溶剤の再生処理試作装置の工場での性能評価(2)

## 一 東製(株)での実験

## （1） 廃溶剤リサイクル装置の構成

東製(株)と共同で試作した「空気流動真空蒸発法」による廃溶剤からのVOCの蒸発分離装置と冷却凝縮によるVOC回収装置の概略図を図3-2-18に、写真を図3-2-19にそれぞれ示した。東製(株)との共同研究では、主として、DCM、TCEと言った揮発性有機塩素化合物を対象とした。

溶剂からのVOCCの蒸発は、蒸発温度が室温より高い方が有利である。トリクロロエチレン

（TCE）を例にすると室温25℃では飽和蒸気圧は9,902Paであるが、50℃では飽和蒸気圧は28,590Paと2.89倍高くなり、溶剤から蒸発できるTCEの気相平衡濃度も3.24倍高くなる。そこで、溶剤の加熱には、図に示す様に、コンプレッサーで空気を圧縮することで150℃となった圧縮空気を利用して真空容器内下部に設置した熱交換器に導入し溶剤の加熱（50℃）を行った。加温された溶剤は真空容器内に噴霧ノズルで噴霧され、噴霧ミスト表面を蒸発面として除去液中のVOCsが蒸発する。

VOCCが蒸発し再生したミスト状の溶剤を回収するために、真空容器内の下部にポリウレタンフォームを充填した。VOCCが蒸発し再生した溶剤は、真空容器下部に接続した2つの貯留タンク（30L）により電磁弁の切り替えで交互に回収されるので、真空計を断ち切ることなく連続的に除去液の再生が可能である。又、真空容器の上部にも溶剤の噴霧ミストが真空ポンプに流れないようにブロックとしてポリウレタンフォームを充填した。

除去液再生装置

冷却凝缩装置

図 3-2-18 「空気流動真空蒸発法」による廃溶剤からの VOCc の蒸発分離装置と冷却凝縮による VOCc 回収装置の概略図
溶剤リサイクル装置

(真空容器内で溶剤噴霧)

廃溶劑加溫熱交換器

廃溶剤噴霧ノズル

再生した除去液の貯蔵タンク 1、2

図3-2-19 試作した廃溶剤再生装置の写真
## （２）溶剂(TEGDME)中DCM、TCEの蒸発分離の実験

## 1 ）実験装置の作動確認

図3-2-20に、溶剤（TEGDME）を使用した溶剤リサイクル装置の性能評価実験の実験装置を示した。真空容器をリークしないで大型真空ポンプ（大晃機械工業(株)、MDP-680V）で吸引した結果、真空容器内の真空度は69Paとなり、真空容器の漏れがないことが確認できた。真空容器をリークして、真空容器内の真空度を1,000Paに調整した際の真空容器への導入空気流量は38L/minとなった。導入空気流量と圧力との比（v/P）は3.8×10^{-2}となった。大型真空ポンプの真空度1,000Paにおける排気速度は5,000L/min（カタログ値）であり、大気圧に換算すると49.4L/minとなる。その値から算出した導入空気流量と圧力との比（v/P）は4.9×10^{-2}であり、ドライ真空ポンプの最大排気性能の77.6%を得ていることが確認できた。溶剤は、ダイヤフラム式送液ポンプにより真空容器内の2つの噴霧ノズルから噴霧される。溶剤の噴霧流量は2L/minに設定した。

①溶剂リサイクル装置（試作品）

②高性能ドライ真空ポンプ（試作品）

③排気ガスサンプリング装置

図 3-2-20 溶剂リサイクル装置の性能評価の実験装置
2）圧縮空気による溶剤(TEGDME)の加温と真空容器内(上部、中部、下部)の温度

実験においては、真空容器内の上部、中部、下部の3箇所の温度、溶剂の熱交換器後の温度、室温を熱電対で連続して測定し、その結果を図3-2-21と表3-2-19にそれぞれ示した。

除去液を真空容器内に噴霧してから5分程度で真空容器内の温度と溶剂温度は44℃程度で一定になることが確認された。圧縮空気で加温された溶剂を真空容器内へ噴霧すると真空容器内の温度が急激に上昇し5分程度で44℃の一定温度となった。当然のことながら、熱交換器の上に設置した熱電対による真空容器内下部の温度は8℃ほど高かったが、溶剂の温度は、真空容器内中部の温度とほぼ一致し、真空容器内中部の温度を溶剂からのDCM、TCEの蒸発温度とした。

図 3-2-21 溶剂(TEGDME)中 DCM、TCE 蒸発分離実験における各温度の経時変化

表 3-2-19 溶剂(TEGDME)中 DCM、TCE 蒸発分離実験における各温度 $ ^{*} $

n=1201	真空容器上部	真空容器中部	真空容器下部
温度,℃	42.0 ± 0.2	43.6 ± 0.3	51.9 ± 0.3

溶剂温度(n=1201)	室温(n=121)
温度,℃	44.7 ± 0.4	13.7 ± 0.4

$ ^{*} $ 10min 以降における各温度の平均値
## 3 ）溶剂(TEGDME)からのDCM、TCEの蒸発濃度と回収率

溶剂(TEGDME)にDCM 1g/LとTCE 1.5g/Lを含んだ試料液を真空容器に噴霧し、溶剤から蒸発しドライ真空ポンプから排気されたDCMとTCE濃度をそれぞれ測定し、その結果を基にして、溶剤から蒸発分離したDCMとTCEの回収率をそれぞれ算出した。図3-2-22と図3-2-23に真空ポンプから排気されたDCMとTCE濃度の測定結果を示した。真空容器内にDCMとTCEを含む溶剤を噴霧すると急激にDCMとTCE濃度が上昇し、10分程度でDCM 7,000ppm、TCE 7,600ppmで安定した蒸発濃度となった。溶剤噴霧15分後、再生した溶剤を回収する2つのタンクの切り替えを行ったが、DCMとTCE蒸発濃度に大きな変動は認められなかった。

図 3-2-22 溶剂(TEGDME)中 DCM 蒸発分離実験における排気ガス中 DCM 蒸発濃度の経時変化 (GC-MS 分析結果)

図 3-2-23 溶剂 (TEGDME) 中 TCE 蒸発分離実験における排気ガス中 TCE 蒸発濃度の経時変化 (GC-MS 分析結果)
表3-2-20にDCM蒸発濃度の測定結果から算出したDCMの溶剤からの回収率を示した。溶剤から蒸発分離によるDCMの回収率は、5回の平均値で81.8％となった。また、DCMの回収実験終了後、DCMが蒸発した溶剤中の残留DCM濃度をGC-MS分析装置で測定し、回収実験前後の溶剤中のDCM濃度差からも溶剤からのDCMの回収率を算出した。その結果を表3-2-21に示した。溶剤からのDCMの回収率は、6つの試料液の平均値で82.9％となり、溶剤から蒸発したDCM濃度により算出した回収率81.8％とほぼ一致した値となった。

表 3-2-20 溶剂(TEGDME)中 DCM 蒸発分離実験における排気ガス中 DCM 蒸発濃度および DCM 回収率

サンプリング時間 (min)	DCM蒸発濃度 C, ppm	DCM回收率 y, %
2-5	5599	64.8
7-10	7412	85.8
12-15	6895	79.8
17-20	7311	84.6
22-25	6376	73.8
27-30	7341	85.0
Ave.*	7067(n=5)	81.8(n=5)
S.D.*	390	4.5
R.S.D.,%*	5.5	5.5

測定裝置：GC-MS QP2010 (SHIMADZU 製)

導入空気流量：50L/min, 圧力：1800Pa, vo/P: $ 2.78 \times 10^{-2} $

溶剂(TEGDME)中 DCM 濃度：1.0g/L,

溶剂喷雾流量：1.5L/min, 蒸発温度 $ (\mathrm{n}=1201) $ ：43.6±0.3℃

$ ^{*} $ 平衡に達したサンプリング時間5分以降の平均値

表 3-2-21 溶剂 (TEGDME) 中 DCM 蒸発分離実験における溶剂中 DCM 濃度分析による DCM 回収率

前半(0分～15分)	溶剂中DCM濃度,g/L	DCM回收率, %	後半(15分～30分)	溶剂中DCM濃度,g/L	DCM回收率, %
再生前	再生後	再生前	再生後
1.00	0.18	82.5	1.00	0.16	83.8
0.99	0.17	82.6	0.99	0.17	83.3
0.95	0.17	82.2	0.95	0.16	83.1
Ave., g/L	0.98	0.17	82.4	Ave., g/L	0.98	0.16	83.4
S.D., g/L	0.03	0.003	0.2	S.D., g/L	0.03	0.003	0.4
R.S.D., %	3.0	1.8	0.3	R.S.D., %	3.0	1.9	0.5

測定裝置：Head Space Sampler Turbo Matrix40 (Perkin Elmer 製)

GC-MS QP5050A (SHIMADZU 製)

溶剂喷雾流量：1.5L/min，压力：1800Pa

導入空気流量：50L/min, 蒸発温度(n=1201)：43.6±0.3℃
一方、表3-2-22にTCE蒸発濃度の測定結果から算出したTCEの溶剤からの回収率を示した。溶剤から蒸発分離によるTCEの回収率は、5回の平均値で90.9％となった。また、TCEの回収実験終了後、TCEが蒸発した溶剤中の残留TCE濃度をGC-MS分析装置で測定し、回収実験前後の溶剤中のTCE濃度差からも溶剤からのTCEの回収率を算出した。その結果を表3-2-23に示した。溶剤からのTCEの回収率は、6つの試料液の平均値で61.1％となり、溶剤から蒸発したDCM濃度により算出した回収率90.9％と比較して、30％低い値となった。DCMの沸点40℃、TCEの沸点87.2℃を比較するとTCEはDCMに比べて蒸発しにくく、溶剤からのTCEの回収率は、溶剤中の残留TCE濃度をGC-MS分析装置で測定した61.1％の値が妥当と言える。

表 3-2-22 溶剂(TEGDME)中 TCE 蒸発分離実験における排気ガス中 TCE 蒸発濃度および TCE 回収率

サンプリング時間 (min)	TCE蒸発濃度 C, ppm	TCE回収率 y, %
2-5	6157	73.5
7-10	8294	99.1
12-15	7822	93.4
17-20	7524	89.9
22-25	6541	78.1
27-30	7858	93.9
Ave.*	7608(n=5)	90.9(n=5)
S.D.*	587	7.0
R.S.D.,%*	7.7	7.7

測定裝置：GC-MS QP2010（SHIMADZU 製）

導入空気流量：50L/min, 圧力：1800Pa, vo/P: $ 2.78 \times 10^{-2} $

溶剂(TEGDME)中 TCE 濃度：1.5g/L,

溶剂喷雾流量：1.5L/min, 蒸発温度 $ (\mathrm{n}=1201) $ ：43.6±0.3℃

*平衡に達したサンプリング時間5分以降の平均値

表 3-2-23 溶剂(TEGDME)中 TCE 蒸発分離実験における溶剂中 TCE 濃度分析による TCE 回収率

前半
(0分～15分)	溶剂中
TCE濃度,
g/L	TCE
回收率,
%	後半
(15分～30分)	溶剂中
TCE濃度,
g/L	TCE
回收率,
%
再生前	再生後	再生前	再生後
1.43	0.54	62.1	1.43	0.53	62.7
1.42	0.58	59.2	1.42	0.52	63.2
1.40	0.54	61.2	1.40	0.58	58.3
Ave., g/L	1.42	0.55	60.8	Ave., g/L	1.42	0.55	61.4
S.D., g/L	0.02	0.021	1.5	S.D., g/L	0.02	0.033	2.7
R.S.D., %	1.2	3.9	2.5	R.S.D., %	1.2	6.0	4.5

測定裝置：Head Space Sampler Turbo Matrix40 (Perkin Elmer 製)

GC-MS QP5050A (SHIMADZU 製)

溶剂喷霧流量：1.5L/min, 压力：1800Pa

導入空気流量：50L/min， 蒸発温度 $ (n=1201) $ ：43.6±0.3℃
## （3） 溶剂（TPGME）中DCM、TCEの蒸発分離実験

## 1 ）実験装置の作動確認

図3-2-18に示す溶剂リサイクル装置の性能評価実験の実験装置を使用して、溶剂（TPGME）中DCM、TCEの蒸発分離実験を行った。真空容器をリークしないで大型真空ポンプ（大晃機械工業(株)、MDP-680V）で吸引した結果、真空容器内の真空度は数十Pa以下となり、真空容器の漏れがないことが確認できた。真空容器をリークして、導入空気流量を50L/minに設定した場合、真空容器内の真空度を1,400Paとなり、真空容器への導入空気流量と圧力との比（v/P）は3.6×10^{-2}となった(2014年7月9日の東製での実験）。大型真空ポンプの真空度1,000Paにおける排気速度は5,000L/min（カタログ値）であり、大気圧に換算すると49.4L/minとなる。その値から算出した導入空気流量と圧力との比（v/P）は4.9×10^{-2}であり、ドライ真空ポンプの最大排気性能の73.4%を得ていることが確認できた。また、2014年11月27日の東製での実験では、導入空気流量37L/minで、真空容器内の真空度が1,000Paとなり、真空容器への導入空気流量と圧力との比（v/P）は3.7×10^{-2}となった。しかしながら、2015年1月9日の東製での実験では、導入空気流量43.3L/minで、真空容器内の真空度が2,200Paとなり、真空容器への導入空気流量と圧力との比（v/P）は2.0×10^{-2}と大きく減少し、真空ポンプ排気性能の低下が認められた。この原因としては、ダイヤモンド膜をコーティングしていないためによる大型真空ポンプ内の腐食、大型真空ポンプの排気ラインへのミストトラップ等を設置したことによる抵抗などが考えられる。溶剤は、ダイヤフラム式送液ポンプにより真空容器内の2つの噴霧ノズルから噴霧される。溶剤の噴霧流量は2L/minに設定した。

## 2 ）溶剂からのVOCCの蒸発分離による回収率測定の実験結果

溶剂（TPGME）にジクロロメタン（DCM）とトリクロロエチレン（TCE）をそれぞれ含んだ試料液を真空容器内で噴霧し、溶剤から蒸発し、ドライ真空ポンプから排気されたDCM濃度を測定し、その結果を基にして溶剤から蒸発分離したDCM、TCEの回収率を算出した。具体的には、真空ポンプから排気された試料ガスを5Lテドラーバックで採取し、排気ガス中DCMとTCE濃度をGC-MS分析装置でそれぞれ測定した。溶剤から蒸発分離実験の条件として、溶剤の加熱蒸発温度50℃、導入空気流量50L/min、溶剤噴霧流量2L/minに設定した。また、DCM、TCEの蒸発分離の回収実験終了後、DCM、TCEが蒸発した溶剤中の残留DCM、TCE濃度をGC-MS分析装置でそれぞれ測定し、回収実験前後の溶剤中のDCM、TCE濃度差からも溶剤からのDCM、TCEの回収率を算出した。
2014 年 7 月、11 月、2015 年 1 月での実験結果を表 3−2−24～表 3−2−28 にそれぞれ示した。表の再生後（前半）の溶剤は、溶剤噴霧開始から 0～15 分間に溶剤貯留タンク A に保存された試料液であり、再生後（後半）の溶剤は、溶剤噴霧開始から 15～30 分間に溶剤貯留タンク B に保存された試料液である。各試料液ともに 3 つの試料液中 DCM、TCE 濃度の平均値から回収率を算出した。溶剤噴霧開始後、溶剤から蒸発分離した排気ガス中 DCM、TCE 濃度が安定するのに 5 分程度かかるので、再生後（前半）の試料液中 DCM、TCE 濃度から算出した DCM、TCE の回収率より、再生後（後半）の試料液から算出した DCM、TCE の回収率の方が若干高く、妥当な値と言える。

表 3-2-24 〜表 3-2-28 に示したように、溶剤（TPGME）からの蒸発分離による DCM、TCE の回収率は、87.5%と64.2%（2014年7月）、83.9%と71.8%（2014年11月）、79.0%と62.2%（2015年1月）となった。この結果から、溶剤から DCM をリアルタイムで 80%以上の高い回収率で蒸発分離できることが確認できた。また、TCE については、蒸発温度 50℃では、蒸発分離による回収率は 65%程度であったが、TCE の沸点が 87℃であり、蒸発温度を 50℃以上（60℃程度）に高く設定すれば、DCM 同様、80%以上の高い回収率で蒸発分離ができる。

平成25年度は、溶剂として、Tetraethylene glycol dimethyl ether（TEGDME）を選択し溶剂中DCMを40℃で80%以上の回収率で蒸発分離することができた。平成26年度は、価格が1/4の安価なTripropylene glycol methyl ether（TPGME）に溶剤を変更したが、溶剤からの蒸発分離によるDCM、TCEの回収率は同程度といった実験結果が得られた。今後は、価格が1/4の安価なTPGMEを溶剤として使用できることが確認できた。
溶剂（TPGME）中 DCM と TCE の蒸発分離による回収率の測定（2014 年 7 月 9 日）

表 3-2-24 溶剂(TPGME)中 DCM 蒸発分離実験における溶剂中 DCM 濃度分析による DCM 回収率

再生前	溶剂中DCM濃度, g/L	再生後(前半)(0-15min)	再生後(後半)(16-30min)	DCM 回收率前半, %	DCM 回收率後半, %
1.92	0.29	0.25	84.7	87.2
1.94	0.29	0.24	85.2	87.5
1.97	0.29	0.24	85.5	87.7
Ave., g/L	1.94	0.29	0.24	85.1	87.5
S.D., g/L	0.03	0.004	0.002	0.4	0.3
R.S.D., %	1.3	1.5	0.8	0.5	0.3

測定裝置：Head Space Sampler Turbo Matrix40 (Perkin Elmer 製)

GC-MS QP5050A (SHIMADZU 製)

溶剂喷霧流量：2.3L/min，压力：1400Pa

導入空気流量：50L/min,

蒸発温度: $ 52.7 \pm 1.6^{\circ}C $ (n=1081) （真空容器上部と中部の平均値）

表 3-2-25 溶剂 (TPGME) 中 TCE 蒸発分離実験における溶剂中 TCE 濃度分析による TCE 回収率

再生前	溶剂中 TCE濃度, g/L	再生後(前半) (0-15min)	再生後(後半) (16-30min)	TCE 回收率 前半, %	TCE 回收率 後半, %
1.91	0.79	0.69	58.4	63.8
1.93	0.78	0.69	59.6	64.2
1.96	0.77	0.70	60.6	64.5
Ave., g/L	1.94	0.78	0.69	59.5	64.2
S.D., g/L	0.03	0.01	0.003	1.1	0.4
R.S.D., %	1.3	1.3	0.4	1.8	0.6

測定裝置：Head Space Sampler Turbo Matrix40 (Perkin Elmer 製)

GC-MS QP5050A (SHIMADZU 製)

溶剂喷雾流量：2.3L/min，压力：1400Pa

導入空気流量：50L/min,

蒸発温度: $ 52.7 \pm 1.6^{\circ}C $ (n=1081) （真空容器上部と中部の平均値）
溶剤（TEGME）中 DCM と TCE の蒸発分離による回収率の測定（2014 年 11 月 27 日）

表 3-2-26 溶剂(TPGME)中 DCM 蒸発分離実験における溶剂中 DCM 濃度分析による DCM 回収率

溶剂中DCM濃度, g/L	DCM 回收率, %
再生前	再生後
1.80	0.28	84.7
1.80	0.30	83.4
1.80	0.30	83.6
Ave., g/L	1.80	0.29	83.9
S.D., g/L	0.00	0.013	0.7
R.S.D., %	0.3	4.6	0.8

測定裝置：Head Space Sampler Turbo Matrix40 (Perkin Elmer 製)

GC-MS QP5050A (SHIMADZU 製)

溶剂喷雾流量：2.5L/min，压力：1000Pa

導入空気流量：37L/min,

蒸発温度：(50℃以下)

表 3-2-27 溶剂 (TPGME) 中 TCE 蒸発分離実験における溶剂中 TCE 濃度分析による TCE 回収率

溶剂中TCE濃度, g/L	TCE 回收率, %
再生前	再生後
1.75	0.47	72.9
1.76	0.51	71.1
1.76	0.50	71.4
Ave., g/L	1.76	0.50	71.8
S.D., g/L	0.01	0.019	1.0
R.S.D., %	0.3	3.8	1.4

測定裝置：Head Space Sampler Turbo Matrix40 (Perkin Elmer 製)

GC-MS QP5050A (SHIMADZU 製)

溶剂喷雾流量：2.5L/min，压力：1000Pa

導入空気流量：37L/min,

蒸発温度：(50℃以下)
表 3-2-28 溶剂 (TPGME) 中 DCM、TCE 蒸発分離実験における 溶剂中 DCM、TCE 濃度分析による DCM、TCE 回収率

再生前	溶剂中DCM濃度, g/L	再生後(前半)(0-15min)	再生後(後半)(16-30min)	DCM 回收率前半, %	DCM 回收率後半, %
2.02	0.43	0.41	78.5	79.9
2.05	0.44	0.40	78.7	80.4
1.63	0.44	0.39	73.2	75.9
Ave., g/L	1.90	0.44	0.40	77.1	79.0
S.D., g/L	0.23	0.002	0.006	3.1	2.5
R.S.D., %	12.2	0.5	1.6	4.1	3.1

再生前	溶剂中 TCE濃度, g/L	再生後(前半) (0-15min)	再生後(後半) (16-30min)	TCE 回收率 前半, %	TCE 回收率 後半, %
2.43	0.89	0.90	63.5	63.1
2.41	0.89	0.88	62.9	63.3
2.23	0.89	0.86	60.0	61.2
Ave., g/L	2.36	0.89	0.88	62.2	62.6
S.D., g/L	0.11	0.003	0.016	1.9	1.2
R.S.D., %	4.7	0.3	1.9	3.0	1.8

測定裝置：Head Space Sampler Turbo Matrix40 (Perkin Elmer 製)

GC-MS QP5050A (SHIMADZU 製)

溶剂喷雾流量：1.9L/min，压力：2200Pa

導入空気流量：43.3L/min,

蒸発温度： $ 50.8 \pm 0.8^{\circ}C $ (n=1204) （真空容器上部と中部の平均値）
## 3 ）試作した冷却凝縮装置の性能評価実験

3.2.3 項の廃溶剤から蒸発分離した VOC の冷却凝縮による回収の実験結果を基にして、平成 26 年度に排気ガス中揮発性有機化塩素合物（VOCC）のハイブリッド型冷却管を用いた冷却凝縮装置とその前段で排気ガス中水蒸気を取り除く水蒸気の冷却凝縮装置を試作した。その試作装置の写真を図3-2-24、図3-2-25にそれぞれ示した。

図 3-2-24 排気ガス中揮発有機塩素化合物 (VOCC) のハイブリッド型冷却管を用いた冷却凝縮装置

図 3-2-25 排気ガス中水蒸気の冷却凝縮装置
試作した排気ガス中揮発性有機化塩素合物（VOCC）のハイブリッド型冷却管を用いた冷却凝縮装置とその前段で排気ガス中水蒸気を取り除く水蒸気の冷却凝縮装置の性能評価実験を2014年11月と2015年1月に行った。

揮発性有機化塩素合物の DCM と TCE を含む溶剤 (TPGDME) を真空容器内で噴霧し、蒸発した DCM と TCE は大型ドライ真空ポンプから排気される。排気された DCM と TCE は、ハイブリッド型冷却管を用いた冷却凝縮装置で回収される。ハイブリッド型冷却管を用いた VOCC 冷却凝縮装置の入口・出口でテドラーバックを用いて排気ガス試料を採取し、排気ガス試料中 DCM と TCE 濃度を GC-MS 分析装置で測定した。その入口と出口での濃度差から DCM と TCE の冷却凝縮率をそれぞれ算出した。

11月の実験では、ハイブリッド型冷却管を用いた冷却凝縮装置の性能評価実験を2回行った。その性能評価の実験結果を表3-2-29に示した。本溶剂リサイクル装置で真空度1,000Paにおいて、ドライ真空ポンプから冷却凝縮装置へ導入された排気ガス流量は28.9L/minと26.2L/minであった。また、その際の冷却凝縮装置内の冷却管温度(冷却凝縮温度)は、それぞれ、-98.8℃と-100.6℃であった。表3-2-29に示す様に、DCMの場合、1回目の冷却凝縮装置の入口と出口濃度は15,816ppmと26ppmであり、冷却凝縮率は99.84%となった。2回目では、冷却凝縮装置の入口と出口濃度は25,400ppmと25ppmであり、冷却凝縮率は99.90%となった。いずれの場合にも、99.9%の極めて高効率でDCMを冷却凝縮でき、DCM出口濃度を許容濃度50ppm以下に減少することができた。TCEの場合でも、冷却凝縮温度がTCEの凝固点-87℃以下であるので、1回目の冷却凝縮装置の入口と出口濃度は12,109ppmと2ppmであり、冷却凝縮率は99.98%となった。2回目では、冷却凝縮装置の入口と出口濃度は14,171ppmと4ppmであり、冷却凝縮率は99.97%となった。いずれの場合にも、ほぼ100%の極めて高効率でTCEを冷却凝縮でき、TCE出口濃度を許容濃度10ppm以下の数ppmレベルまで減少することができた。

表 3-2-29 東製における新冷却凝縮装置を用いた充填の有無による DCM と TCE の冷却凝縮実験結果

銅カットウール	冷却凝縮温度,℃	冷却管内DCMガス濃度,ppm	DCM冷却凝縮率,%	DCM理論飽和濃度Csat,ppm	濃度比CoutCsat
入口Cin	出口Cout
有1)	-98.8±1.0(n=168)	15816±885(n=3)	26±1(n=3)	99.84	70.1	0.37
有2)	-100.6±3.5(n=132)	25400±430(n=2)	25±2(n=2)	99.90	54.3	0.46

銅カットウール	冷却凝縮温度,℃	冷却管内TCEガス濃度,ppm	TCE冷却凝縮率,%	TCE理論飽和濃度Csat,ppm	濃度比CoutCsat
入口Cin	出口Cout
有1)	-98.8±1.0(n=168)	12109±1019(n=3)	2±0(n=3)	99.98	2.6	0.77
有2)	-100.6±3.5(n=132)	14171±368(n=2)	4±0(n=2)	99.97	2.3	0.58

導入空気流量： $ ^{1} $ 28.9L/min(n=6)， $ ^{2} $ 26.2L/min(n=4)

銅カットウール充填量：13.8g
表 3-2-30 に、予冷装置（図 3-2-25 参照）による排気ガス中水蒸気の除去効率を示した。今回の実験では、予冷装置に後に粒状シリカゲルを充填した乾燥管を接続し、予冷装置で冷却凝縮できない排気ガス中水蒸気の除去についても検討を行った。予冷装置の冷却温度は $ -8.5^{\circ}C $ に設定した。また、排気ガス流量は $ 27.9\,L/min $ であった。

予冷装置の入口と出口、更に、乾燥管の出口で排気ガスの温度・湿度を測定し、各地点での排気ガス中水分濃度を算出した。予冷装置の入口と出口、乾燥管の出口での排気ガス中水分濃度は、それぞれ、9.6g/m³、1.6g/m³、1.6g/m³であった。その結果を基にして算出した予冷装置による水蒸気の除去率は83.5%、乾燥管による水蒸気の除去率は0%となった。予冷装置により排気ガス中水蒸気量を1/5以下に減少できることが確認できたが、その後の粒状シリカゲルを充填した乾燥管で水蒸気を更に減少する効果はなかった。

表 3-2-30 予冷装置による排気ガス中水蒸気の除去率

予冷装置(A)	乾燥管(B)	水蒸気除去率%
入口	出口	出口	A	B
温度℃	湿度%	温度℃	湿度%	温度℃	湿度%	A
平均值*	13.7±0.1	81.3±1.7	7.2±0.8	20.2±1.5	13.9±0.0	13.0±0.0
水分濃度g/m³	(n=3)	(n=3)	(n=5)	(n=5)	(n=25)	(n=25)	83.5	0
9.6	1.6	1.6

空氖流量:27.9L/min，予冷装置温度: $ -8.5^{\circ}C $
3.3 従来技術と開発技術とのランニングコスト、CO $ _{2} $ 排出量の比較

#### 3.3.1 従来技術の概要

## （１）圧縮深冷凝縮方式による VOCC 冷却凝縮

圧縮深冷凝縮方式は、ガスを加圧することにより VOCC 濃度を高くすることができ、効率よく凝縮することができる方法である。そのため、VOCC 除去処理法として応用されている。圧縮深冷凝縮方式の一例として(株モリカワで開発された圧縮深冷凝縮方式溶剤ガス回収装置（SOLTRAP S-150WACW）を用いた VOCC 冷却処理装置があり、その装置概略図を図 3-3-1 に示し、その仕様を表 3-3-1 に記した $ ^{15} $ 。

図 3−3−1 に示す様に、装置は、予冷凝縮器、コンプレッサー、水冷凝縮器、深冷凝縮器、活性炭、凝縮タンク、水分離器からなる。まず、吸引したガスをコンプレッサーにより 0.5MPa 程度に加圧する。加圧により温度上昇したガスを、水冷凝縮器 (20℃) で冷却し、高濃度のガスの凝縮および深冷前の予備冷却を行った後、深冷凝縮器 (−40℃) で液化凝縮する。深冷凝縮によって液化できなかったガスは活性炭で回収し、排出ガス濃度をほぼゼロとする。活性炭はコンプレッサーの圧縮熱によって脱着し、脱着したガスはコンプレッサーにより再吸引される。また、活性炭は再利用される。

圧縮深冷凝縮方式溶剤ガス回収装置は、DCMをほぼ100％凝縮し、回収できる性能を有する。しかしながら、排気ガス処理風量が162L/minと小さく、実際に工場などから排気される数 $ m^{3}/min $ の風量には対応できない。また、排気ガス処理風量のスケールアップには、原理的に多額のエネルギーとコストがかかり実用的でない。更に、VOCC凝縮時に圧力をかけるために、危険を伴うという課題がある。

図 3-3-1 圧縮深冷凝縮方式溶剂ガス回収装置の概略図 $ ^{15)} $

表 3−3−1 圧縮深冷凝縮方式溶剤ガス回収装置 SOLTRAP S−150WACW 15)

形式	SOLTRAPS-150WACW
サイズ	W1650mm×D580mm×H1622mm
重量	500kg
処理風量	0.162m³/min
電力(8時間あたり)	32.8kWh
## （２）加熱蒸留法による VOCC 蒸発分離

加熱蒸留法による VOCC 蒸発分離による市販されている装置として、フォルメコ社製廃溶剤再生処理装置(D120Ax)がある $ ^{16} $ 。フォルメコ社製廃溶剤再生処理装置(D120Ax)は、120Lの廃溶剤を5時間かけて加熱蒸留し回収する装置である。その装置の写真及び仕様については、図3-3-2及び表3-3-2にそれぞれ示した。所要電力は、10kWである。

この方式では、バッチ処理であるために連続的に溶剂を再生することはできない。廃溶剤の処理能力が24L/hと小さく、単位処理量当たりのランニングコストが高くなる。加熱蒸留法の場合、加熱するので、再利用する溶剂が劣化、変色する可能性がある。また、引火性の高いVOCを処理することは危険であり、そのための防爆仕様にすると装置コストが大幅に高くなるといった課題がある。

図 3-3-2 廃溶剤再生装置 Solvent Recycler D120Ax の写真 $ ^{16)} $

表 3-3-2 廃溶剤再生装置 Solvent Recycler D120Ax の仕様 $ ^{16)} $

処理容量[L]	120
処理温度℃	50-200
処理時間[hr]	4-5
回收率[%]	70-95
電源	200V 3相
消費電力[kW]	10
裝置寸法[mm]	1180×1520×2030
裝置重量[kg]	400
#### 3.3.2 従来技術と開発技術とのランニングコスト、CO $ _{2} $ 排出量の比較

本研究開発した「排気ガス中 VOCC の循環効率的な除去処理技術」の消費電力について記す。排気ガス中 VOCC の循環効率的な除去処理装置と廃溶剤再生装置及び冷却凝縮装置の消費電力の内訳を表 3-3-3 と表 3-3-4 に、それぞれ示した。

排気ガス中 VOCC 除去装置については、ここでは VOCC として DCM を想定した。DCM は揮発性が非常に高いために、排気ガス中 DCM の除去処理には低温が適している。そこで、排気ガス中 DCM（排気ガス風量：1m³/min）を冷却フィンで冷却した容器内に溶剤を噴霧（噴霧流量：1L/min）することにより吸収除去している。そのため、冷却フィンおよび低温恒温水槽を用いる。送液ポンプは溶剤噴霧に用いる。消費電力の合計は 6.4kW となった。

次に、廃溶剤再生装置については、溶剤噴霧（噴霧流量：0.4L/min）のため用いる送液ポンプ（梾いけうち、KRT20-1IK）と真空容器内から空気を排気するためのスクロール型ドライ真空ポンプ GVS-501（アネスト岩田(梾製)2台である。また、真空ポンプから排気されるVOCの冷却凝縮については、1段目の水蒸気の冷却凝縮による回収には冷却水循環装置CCA-1111(EYELA製)、2段目のVOCの冷却凝縮による回収には冷却トラップ装置UT-2000A(EYELA製)をそれぞれ用いた。消費電力の合計は4.7kWとなった。

表 3-3-3 排気ガス中 VOCC の循環効率的な除去処理装置の消費電力内訳

使用電力(kW)
冷却フィン	0.6
除去処理装置	低温恒温水槽	0.9
送液ポンプ	0.2
廃溶剤再生装置	送液ポンプ	0.2
真空ポンプ×2	2.4
冷却凝縮装置	冷却器(CCA-1111)	0.8
冷却器(UT-2000)	1.3
計	6.4

表 3-3-4 開発した廃溶剤再生装置及び冷却凝縮装置の消費電力内訳

使用電力(kW)
廃溶剤再生装置	送液术ンプ	0.2
真空术ンプ×2	2.4
冷却凝縮装置	冷却器(CCA-1111)	0.8
冷却器(UT-2000)	1.3
計	4.7
一般に市販されている従来法の装置と本研究で開発した装置によるランニングコストと CO_{2} 発生量について算出し比較した結果を表 3-3-5 と表 3-3-6 にそれぞれ示した。

表 3−3−5 に示す様に、(株)モリカワ社製圧縮深冷凝縮方式溶剤ガス回収装置 (SOLTRAP S−150WACW) $ ^{15)} $ と本研究で開発した排気ガス中 VOC の循環効率的な除去処理装置を比較すると、研究開発した排気ガス中 DCM の処理風量 1.0m $ ^{3} $ /min は、圧縮深冷凝縮方式溶剤ガス回収装置 (SOLTRAP S−150WACW) の処理風量 0.16m $ ^{3} $ /min に比べて大きく、1m $ ^{3} $ 当たりのランニングコストは 1.6 円となり、圧縮深冷凝縮方式溶剤ガス回収装置 (SOLTRAP S−150WACW) のランニングコスト 7.5 円の約 1/5 と低くなった。また、単位排気ガス処理当たりの CO $ _{2} $ 発生量も 1/4 となった。

次に、表3-3-6に示す様に、フォルメコ社製廃溶剤再生処理装置(D120Ax) $ ^{16)} $ と本研究で開発した廃溶剤再生装置とVOCC冷却凝縮回収装置について比較すると、本研究で開発した装置は、1L当たりのランニングコスト3円となり、フォルメコ社製廃溶剤再生処理装置(D120Ax)のランニングコスト6.4円の1/2以下となった。また、単位廃溶剤処理当たりのCO $ _{2} $ 発生量も1/2以下となった。

以上の結果から、本研究で開発した装置は、従来法の装置と比較して、ランニングコストと $ CO_{2} $ 発生量を大幅に削減できることが明らかとなった。

表 3-3-5 開発した排気ガス中 VOCC の循環効率的な除去処理技術と

従来技術のエネルギー・コスト比較

主要構成機器	運転方法	処理風量(m³/min)	電力(kW)	稼動時間(h)	消費電力量(kWh)	ランニングコスト	CO₂発生量*2(kg*CO₂/日·m³)
(円/日)*1	(円/m³)
従来装置	圧縮深冷凝縮方式溶剂ガス回收装置	連続	0.16	4.1	8	33	577	7.5	83.2
開発装置	冷却フィン送液ポンプ真空ポンプ冷却凝縮器	連続	1.0	6.4	8	51	789	1.6	20.8

従来技術は、モリカワ社製溶剤ガス回収装置 SOLTRAP S-150WACW $ ^{15)} $

(環境省実証実験結果報告書引用)

$ ^{*} $ 1 1kWh=15 円 41 銭 東京電力 HP の工場料金メニュー(平成 25 年 10 月) $ ^{17)} $

$ ^{*} $ 2 0.406kg-CO $ _{2} $ /kWh 東京電力 HP の CO $ _{2} $ 排出量・排出原単位 $ ^{18)} $

※従来技術では、電力コストの他に水道代等72円/日かかる

表 3-3-6 開発した廃溶剤再生処理技術と従来技術のエネルギー・コスト比較

主要構成機器	運転方法	処理流量(L/h)	電力(kW)	稼動時間(h)	消費電力量(kWh)	ランニングコスト	CO2発生量*2(kg*CO2/日·L)
(円/日)*1	(円/L)
従来装置	加熱装置(ポイラー等)冷却凝縮器	バッチ	24	10	10	100	1541	6.4	1.7
開発装置	送液ポンプ真空ポンプ冷却凝縮器	連続	24	4.7	10	47	724	3.0	0.8

従来技術は、フォルメコ社製廃溶剤再生処理装置 Solvent Recycler D120Ax $ ^{16} $

$ ^{*} $ 1 1kWh=15 円 41 銭 東京電力 HP の工場料金メニュー(平成 25 年 10 月) $ ^{17)} $

$ ^{*} $ 2 0.406kg-CO_{2}/kWh 東京電力 HP の CO_{2} 排出量・排出原単位 $ ^{18)} $
#### 3.3.3 開発装置のコスト

本研究開発した「排気ガス中 VOCC の循環効率的な除去処理技術」に基づく装置は、研究概要図に示される様に、1）排気ガス中 VOCC の循環効率的な除去処理装置と2）廃溶剤再生装置及び冷却凝縮装置からなる。

廃溶剤再生装置のコストは、廃溶剤処理量により異なるが、既存の廃溶剤再生装置（蒸留方式）であるフォルメコ社製廃溶剤再生処理装置(D120Ax)、廃溶剤処理量：60L/minの場合で、700万円程度である。同等の処理能力を持つ本開発装置の場合、試作装置から基づき算出したコストは500万円程度と若干低くなった。

また、排気ガス中 VOCC 除去処理装置を含めた本装置 1 式のコストは、排気ガス処理風量： $ 1m^{3}/min $ の場合で、1000 万円程度となる。既存の排気ガス中 VOCC 除去処理装置として、(株)モリカワ社製圧縮深冷凝縮方式の溶剤ガス回収装置（SOLTRAP S-150WACW）があるが、排気ガス処理風量： $ 0.16m^{3}/min $ と小さく、実際の工場での大容量の排気ガス中 VOCC の除去処理には適応できず、しかもコストは 1000 万円以上であった。

VOC 排出の大多数を占める中小の企業に環境改善意欲はあっても高額な廃溶剤再生装置を簡単に投資することは困難である。今後は、本研究開発技術に基づき装置の最適条件化を図り、高性能を維持したコスト削減の検討、量産化を通じた更なるコストの削減が必要不可欠となる。
### 3.4 開発装置の市場

#### 3.4.1 溶剂の市場動向

## （1） 溶剂の生産量と用途

日本における溶剤の主な用途別生産量と溶剤上位3つの生産量を表にまとめて示した。溶剤の年間生産量は2500千トンとなり、その用途は、塗料、印刷・インキ、洗浄材としての使用が37%となる。また、溶剤としては、酢酸エチル、トルエン、ブタノールが上位3位の生産量となっている。以下に、主要な溶剤9種類（酢酸エチル、トルエン、ブタノール、キシレン、MEK（メチルエチルケトン）、NMP（N-メチル-2-ピロリドン）、PM（プロピレングリコールモノメチルエーテル）、PMA（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）、IPA（イソプロピルアルコール））の価格、生産量、用途、市場状況について、個別に記した。

<溶剂の主な用途別生産量>

(単位: 千トン)

2011年度	塗料	印刷インキ	洗浄剤	粘着剤	接着剤	ラミネート	その他	合計
生産量	530	230	180	130	100	50	1,280	2,500
構成比	21%	9%	7%	5%	4%	2%	52%	100%

(矢野経済研究所推計)

＜日本国内の主な溶剤上位3つの生産量＞

(単位: 千トン)

2011 年度	生産量
酢酸エチル	300
トルエン	200
ブタノール	200

(矢野経済研究所推計)

## <酢酸エチル>

・価格は150円/ℓ前後(中国製品であれば100円を切る)で約300千トン生産されている。金額ベースでは約450億円となる。トルエンからの代替等により2009年度以降は上昇傾向。

・用途は粘着剤が約100千トン、印刷インキが約90千トン、塗料が約70千トン、その他が約40千トン程度。

## ＜トルエン＞

・価格は100円／0前後で約200千トン生産されている。金額ベースでは約200億円となる。平成21年度以降は大きな変動はない。

・用途は粘着剤が約70千トン、塗料が約60千トン、印刷インキが約40千トン、接着剤が約20千トン、その他が約10千トン程度。

## くブタノール>

・価格は約150円～200円／0程度で約200千トン生産されている。金額ベースでは約350億円となる。多くは原材料として使用されており、平成21年以降は上昇傾向。

・用途は化合物生産の原材料用途が約100千トン(プチルセロソルブが約35千トン、酢酸ブチルが約35千トン、その他が約30千トン)、塗料が約15千トン、印刷インキで約5千トン、その他が80千トン程度。
<キシレン>

・価格は約100円/ℓ程度で約200千トン生産されている。金額ベースでは約200億円。平成21年以降はその毒性及び環境保護の問題から下降傾向にある。

・用途は、塗料が約100千トン、印刷インキが約20千トン、その他が約80千トン程度。

(単位: 千トン)

2011年度	塗料	印刷インキ	その他	合計
生産量	100	20	80	200
構成比	50%	10%	40%	100%

(矢野経済研究所推計)

・価格は約200円/0程度で約100千トン生産されている。金額ベースでは約200億円となる。平成21年以降は上昇傾向。

・用途は印刷インキが約40千トン、塗料が約30千トン、接着剤が約10千トン、粘着剤が約10千トン、その他が約10千トン程度。

2011年度	印刷インキ	塗料	接着剤	粘着剤	その他	合計
生産量	40	30	10	10	10	100
構成比	40%	30%	10%	10%	10%	100%

(矢野経済研究所推計)

<NMP(N-メチル-2-ピロリドン>

・価格は約700円～1,200円/0程度で約8千トン生産されている。金額ベースでは約76億円。市場の拡大が見込まれるリチウムイオン電池の電極板製造プロセスで使用されている。平成21年以降は上昇傾向にある。

・用途は塗料が5千トン、洗浄剤が2千トン、その他が1千トン程度。

・リチウムイオン電池における主な使用国は日本、韓国、台湾、中国である。

(単位: 千トン)

2011年度	塗料	洗净剤	その他	合計
生産量	5	2	1	8
構成比	63%	25%	13%	100%

(矢野経済研究所推計)
<PM(プロピレングリコールモノメチルエーテル>

・価格は約200円～250円／程度で約18千トン生産されている。金額ベースでは約40.5億円。平成21年以降は上昇傾向にある。

・洗浄剤が10千トン、塗料が6千トン、印刷インキが約2千トン程度。

・洗浄剤における主な使用国は米国、韓国、台湾である。

(単位: 千トン)

2011年度	洗净剂	塗料	印刷・インキ	合計
生産量	10	6	2	18
構成比	56%	33%	11%	100%

(矢野経済研究所推計)

・価格は約210円～220円／ℓ程度で約16千トン生産されている。金額ベースでは約34.4億円となる。平成21年以降は上昇傾向にある。

・洗浄剤が10千トン、塗料が5千トン、印刷インキが約1千トン程度。

・洗浄剤における主な使用国は米国、韓国、台湾である。

(単位: 千トン)

2011年度	洗净剂	塗料	印刷・インキ	合計
生産量	10	5	1	16
構成比	63%	31%	6%	100%

(矢野経済研究所推計)

<IPA(イソプロピルアルコール)>

・価格は150円/ℓ前後で約130千トン生産されている。金額ベースでは約195億円。平成21年以降は上昇傾向にある。

・洗浄が約60千トン、印刷インキが約40千トン、塗料が約30千トン程度。

・最先端の洗浄装置でも IPA を多量使っている。

(単位: 千トン)

2011年度	洗净	印刷インキ	塗料	合計
生産量	60	40	30	130
構成比	23%	31%	46%	100%

(矢野経済研究所推計)
(单位:台)

## （２）半導体洗浄・乾燥プロセスでのIPA（イソプロピルアルコール）の使用状況

半導体製造ラインのウェハ一洗浄後の乾燥過程では、水に溶解しやすいソプロピルアルコール(IPA)蒸気が大量に使用されている。半導体洗浄・乾燥装置の台数と1台当たりのIPA使用量を表にまとめて示した。装置1台の1日当たりのIPA使用量は、30～50Lであり、この廃溶剤を再生処理する必要がある。

乾燥に使用された IPA は排気されるが、有害物質(許容濃度(TLV):200ppm)であるので、水スクラバーで除去している。しかしながら、水で除去された IPA 廃液は産業廃棄物として処理しなければならず、処理量も大きく問題となっている。最近では、IPA 廃液を微生物で処理する技術も検討されているが、IPA の大量消費を解消できない。今後の環境対策、省資源・省エネルギーを進める上で、IPA 廃液を単に産業廃棄物として処理するのではなく、3R（リデュース・リユース・リサイクル）の観点から、再生して使用する技術開発は必要不可欠である。

## 半導体洗浄・乾燥装置の台数と1台あたりのIPA使用量

・装置台数は、世界市場規模 3,000 億円、日本市場規模 200 億円を半導体洗浄・乾燥装置の平均的な価格である 1,500 万円で除して計算すると、世界市場が約 20,000 台、日本市場が約 1,300 台となる。

2011年度	世界市場	日本市場
小型((4・5・6インチ)	1,000	60
中型(200mm)	4,000	260
大型(300mm)	15,000	980

(矢野経済研究所推計)

・1台あたりのIPA使用量は、240日稼働として、小型(4・5・6インチ)が30ℓ／日で年間使用量が7,200ℓ、中型(200mm)が40ℓ／日で年間使用量が9,600ℓ、大型(300mm)が50ℓ／日で年間使用量が12,000ℓ程度である。

(单位: $ \ell $ )

使用量／日	年間使用量
小型(4・5・6インチ)	30	7,200
中型(200mm)	40	9,600
大型(300mm)	50	12,000

(矢野経済研究所推計)
（3）リチウムイオン電池製造プロセスでの NMP(N-メチル-2-ピロリドン)の使用状況

NMP は、リチウムイオン電池の電極板製造プロセスで使用される溶剂で、乾燥して排気されている。2011年度の生産量は8千トンであるが、市場の拡大が見込まれ、また、溶剤の価格が700～1200円と比較的高価なため、排気ガス中 NMP の回収が行われ、NMP 溶剤の再生使用が実際に行われている。開発した廃溶剤再生装置の今後の有望な市場である。

## （４）工業用洗浄剤、ドライクリーニングでのVOC（揮発性有機塩素化合物）の使用状況

DCM(ジクロロメタン)、TCE(トリクロロエチレン)、PCE(テトラクロロエチレン)などのVOCは、工業用洗浄剤、ドライクリーニングで広く使用されている。VOCの年間排出量は3万3千トンで、その内の半分の1万7千トンがDCMであり、TCEは8千6百トン、TCEは2千6百トンと推定されている（環境省、揮発性有機化合物(VOC)排出インベントリー報告書）。

いずれも発癌性を持つ有害物質であり、日本における許容濃度は、DCM(50ppm)、TCE(10ppm)、PCE(50ppm)と厳しく規制されている。沸点の高いトリクロロエチレン（TCE）、テトラクロロエチレン（PCE）は、活性炭等の吸着剤で除去できるが、沸点の低いジクロロメタン（DCM）は、活性炭ではほとんど吸着除去できない技術的な課題がある。VOCCを取り扱う事業者の多くは中小企業であり、数として2、3万社と推定される。資金力に劣るこれらの中小企業で導入できるコストの安い排気ガス中VOCCの除去処理装置、廃溶剤再生装置の実用化が必要であり、開発した廃溶剤再生装置の今後の有望な市場である。
#### 3.4.2 廃溶剤再生装置の市場

現在、市場で用いられる廃溶剤再生装置は、高温で蒸留分離するものが一般的であるために消費電力が高く安全管理上の問題もある。また、フィルター等を用いる方式もあるが、有害物質の除去効率が悪く頻繁なフィルター交換・清掃が必要になるためにランニングコストがかさむという問題があって普及していない。

また、上記の装置は一般に1000万円以上の投資となり、加えてランニング費用がかかることから罰則規制の弱い現状ではなかなか普及しにくい状況となっている。しかしながら、塗装、印刷、半導体など廃溶剤を扱うユーザーにおいては環境改善意識が高く、安定的に80%以上の除去効率を維持しつつ、3年以内で投資回収可能な普及型モデルがあれば設備投資意欲があることが判ってきた。

本研究プロジェクトのオブザーバーのアネスト岩田(槳藤岡完氏によれば、従来の廃溶剤再生装置は数千万円単位の大掛かりな施設が中心であって、財務体質が強固な大企業が自社PRのために導入するケースが多く、VOC排出の大多数を占める中小の企業では、環境改善意欲はあっても簡単に投資できるものではなかった。また、加熱処理やフィルターによってランニングコストがかさむことが普及への足かせとなっている。安全かつ高効率な小型廃溶剤再生装置があれば2から3年以内に投資回収することが可能であり、廃液処理量60～120L/min程度の汎用モデルが望まれている。

その状況を踏まえて、「空気流動真空蒸発法」による最適条件化を図ることで、高再生効率を維持しつつイニシャルコストを下げることを検討する。また、開発装置は燃焼機構が不要であり、エネルギーコストが低い。消耗品が少ないためにランニングコストが抑制できる。イニシャルとランニングの生涯コストを抑制することで、従来は廃溶剤処理費用の負担が大きかった中小企業での負担を低減させて、普及を促進できる。