具体实施方式
以下参照附图说明基于本实用新型的各实施方式的吸附元件模块、吸附单元、吸附转子、吸附处理装置、以及处理系统。在以下说明的实施方式中,提及个数、量等时,除有特别记载的情况以外,本实用新型的范围不一定限定于该个数、量等。对于相同的部件、相应的部件,赋予相同的附图标记,有时不重复说明。自始已预定适当组合使用实施方式中的结构。
[实施方式1:吸附处理装置100]
图1是根据本实施方式的吸附处理装置100的纵剖面图。图2是沿着图1所示的II-II 线的吸附处理装置100的剖面图。图3是图2所示的吸附转子90的主要部分的放大剖面图。
如图1~图3所示,吸附处理装置100具备吸附转子90。吸附转子90设置在处理腔室1内。吸附转子90被设置成流体能够在径向上流动。吸附转子90被设置成可以接受电动机3的旋转驱动力而绕着筒轴C旋转。吸附转子90以筒轴C方向朝着垂直方向的方式,被可旋转地支承在支柱等多个支承部件6上,但也可以是筒轴C方向朝着水平方向的形态。图2、图3中所示的曲线箭头表示吸附转子90的旋转方向。
吸附转子90由一对中空圆盘10、多个分隔部件20以及多个吸附元件模块30构成。
一对中空圆盘10包括第1中空圆盘11和第2中空圆盘12。第1中空圆盘11和第2 中空圆盘12具有圆环板形状,各自的中心被配置在筒轴C上。在第1中空圆盘11的中心部分,形成有开口部11a。第1中空圆盘11和第2中空圆盘12被隔开距离平行地配置,由此可以在它们之间配置分隔部件20和吸附元件模块30。
吸附转子90的一对中空圆盘10之间,多个分隔部件20和多个吸附元件模块30在筒轴C的周向上交替排列,由此形成圆筒状。吸附转子90具有整体上为中空圆柱状的形状,形成有筒孔90a(中央空间部)。筒孔90a与第1中空圆盘11的开口部11a连通。
多个分隔部件20将一对中空圆盘10之间的空间分隔成在筒轴C周向上相互独立的多个空间部S(参照图3)。分隔部件20是没有空气通道、气体不能通过的部件。分隔部件 20以气密和/或液密的方式安装在一对中空圆盘10之间。
各分隔部件20包括主体部21和密封部22。主体部21由不锈钢或铁等形成,构成分隔部件20的骨架部。主体部21具有三角筒形状。主体部21具有位于吸附转子90的内周侧的顶缘部、和位于吸附转子90的外周侧的主体部21的底面部。多个分隔部件20被配置为:俯视主体部21时,其三角形的重心在筒轴C的周向上等间隔排列。
密封部22被设置在主体部21的周围。密封部22可以与主体部21构成为一体,也可以由与主体部21不同的部件构成。当密封部22由与主体部21不同的部件构成时,可以使密封部22通过粘合等与主体部21接合,也可以构成为可在主体部21上安装和拆卸。
本实施方式的密封部22,具有内周侧密封部23和外周侧密封部24。内周侧密封部23 位于在吸附转子90的径向上相对于主体部21的内侧(靠近筒轴C的一侧)。外周侧密封部24位于在吸附转子90的径向上相对于主体部21的外侧(远离筒轴C的一侧)。内周侧密封部23被设置为,从主体部21的顶缘部向着吸附转子90的径向内侧突出。外周侧密封部24被设置为,从主体部21的底面部向着吸附转子90的径向外侧突出。
本实施方式的内周侧密封部23和外周侧密封部24分别在吸附转子90的轴向(筒轴C 的延伸方向)延伸,并且具有在吸附转子90的径向延伸的肋状的形状。内周侧密封部23具有密封面23a。外周侧密封部24具有密封面24a。密封面23a、24a与吸附转子90的旋转方向交叉。
在内周侧密封部23和外周侧密封部24上,设置有密封部件40。密封部件40由例如具有弹性的橡胶材料等形成,并且具有气密性和/或液密性。密封部件40可以具有:对进行吸附处理(即令被处理气体吸附至吸附元件模块30)的吸附区域和进行脱附处理(即令被处理气体从吸附元件模块30脱附)的脱附区域进行分隔的功能,和/或防止吸附处理装置100与处理腔室1的被处理气体泄漏的功能。
密封部件40包含:位于吸附转子90内周侧的内侧密封部件41、和位于吸附转子90外周侧的外侧密封部件42。内侧密封部件41被设置在内周侧密封部23的密封面23a上。内侧密封部件41向着吸附转子90的径向内侧、从分隔部件20突出。外侧密封部件42被设置在外周侧密封部24的密封面24a上。外侧密封部件42向着吸附转子90的径向外侧、从分隔部件20突出。内侧密封部件41和外侧密封部件42在一对中空圆盘10之间,从一个中空圆盘(第1中空圆盘11)连续延伸至另一个中空圆盘(第2中空圆盘12)。
吸附元件模块30是填充有被处理气体等气体可交叉通过的吸附元件的部件。吸附元件模块30中,气体能够从吸附转子90的外周面向着筒孔90a通过。各吸附元件模块30 被收纳在相互独立的多个空间部S的任一个中。多个吸附元件模块130在吸附转子90的周向上间隔排列。在吸附转子90的周向上相邻的2个吸附元件模块130之间,配置有分隔部件20。
各吸附元件模块30具有长方体状的外形。吸附元件模块30具有:沿着吸附转子90的轴向延伸的4条第一边、沿着吸附转子90的径向延伸的4条第二边、与第一边和第二边垂直地延伸的4条第三边。吸附元件模块30中,与第二边和第三边相比,第一边明显较长。吸附元件模块30具有以第一边为长边的长方体形状。与筒轴C垂直的吸附元件模块30的剖面形状为正方形或长方形。
在吸附元件模块30中,使用例如图5所示的吸附元件模块130。吸附元件模块130中,作为吸附元件,填充的是1层以上层叠的活性炭纤维无纺布132a。被处理气体通过活性炭纤维无纺布132a内部,由此提高与被处理物质的碰撞效率,提高吸附效率。另一方面,为了脱附被吸附的被处理物质而供给加热空气时,活性炭纤维无纺布132a与加热空气的接触效率也会提高,由于热能高效地传递到活性炭纤维无纺布132a,所以加热空气的风量可以变小。即通过以活性炭纤维无纺布132a为吸附元件,可以发挥高去除性能,进一步使得高浓缩化成为可能。
活性炭纤维无纺布132a的总克重,优选为600g/m2以上、6000g/m2以下。当总克重不足600g/m2时,与被处理物质的碰撞效率变差,吸附元件模块130的吸附性能变差。当总克重超过6000g/m2时,压力损失增加,气体无法充分通气。基于吸附性能和压力损失的平衡,总克重更优选为1200g/m2以上、4000g/m2以下。
活性炭纤维无纺布132a的甲苯吸附率,优选为25wt.%以上、75wt.%以下。当甲苯吸附率在25wt.%以下时,吸附性能低于现有技术的吸附元件。另外,甲苯吸附率高的活性炭纤维的全细孔容积大,因而纤维的堆积密度降低。因此,当甲苯吸附率超过75wt.%时,单丝的抗拉强度下降,活性炭纤维无纺布的抗拉强度和压缩模量降低,吸附元件的形状稳定性下降。基于吸附性能和形状稳定性的平衡,甲苯吸附率更优选为30wt.%以上、70wt.%以下。
构成活性炭纤维无纺布132a的活性炭纤维的纤维直径,优选为15μm以上、120μm以下。当纤维直径不足15μm时,压力损失增加,气体不能充分通气。当纤维直径超过120μm 时,与被处理物质的碰撞效率下降,吸附效率降低,吸附元件模块130的吸附性能差。另外,由于与加热空气的接触效率下降,热能难以传递到活性炭纤维无纺布132a,因此加热空气的风量变大。另外,活性炭纤维无纺布132a的柔软性下降,难以加工成吸附元件模块 130。基于压力损失、吸附性能、加热空气风量和吸附元件模块130的加工性的平衡,纤维直径更优选为15μm以上、120μm以下。
吸附元件模块130的压力损失,优选为1000Pa以下,更优选为800Pa以下。压力损失在1000Pa以上时,气体不能充分通气。压力损失的下限值通常为50Pa以上。
吸附元件模块130的厚度,优选为500mm以下,更优选为300mm以下。由于吸附元件模块130具有长方体状的块体形状,因此将吸附元件模块130配置成中空圆柱状的吸附转子的大小,受到吸附元件模块130的块体大小的制约。特别地,受到气体通气方向上的吸附元件模块130的厚度的制约较大。通过减小吸附元件模块130的厚度,可使吸附转子更为小型化。
活性炭纤维无纺布132a的堆积密度,优选为50kg/m3以上、200kg/m3以下。当堆积密度不足50kg/m3时,无纺布的压缩率变高,加工为吸附元件模块130时变得容易起皱,因此加工变得困难。当堆积密度超过200kg/m3时,无纺布的压力损失会增大,气体无法充分通气。基于吸附元件模块130的加工性和压力损失的平衡,堆积密度更优选为60kg/m3以上、150kg/m3以下。
活性炭纤维无纺布132a的压缩率,优选为30%以下,更优选为25%以下。当压缩率超过30%时,加工为吸附元件模块130时变得容易起皱,因此加工变得困难。压缩率的下限值通常为5%以上。
活性炭纤维无纺布132a的压缩模量,优选为80%以上,更优选为85%以上。若压缩模量不足80%,则由于对吸附元件模块130的反复通气、或者反复的反向交替通气,会使得活性炭纤维无纺布随时间产生偏移,在吸附转子中产生气体短路,对被处理物质的吸附效率会提前下降。压缩模量的上限值通常为99%以下。
实施方式中的吸附元件模块130通过以下方法制造。活性炭纤维无纺布132a的前驱体无纺布的制备方法没有特别限制,可以适当采用公知的方法。作为无纺布的制造方法,可举出例如,纺黏法、熔喷法、水刺法、针刺法、热粘合法、化学粘合法等。其中优选针刺法。
活性炭纤维无纺布132a可以通过将前驱体无纺布用公知的方法碳化后再激活来制造,具体可以列举气体活化法、和化学药品活化法等,基于提高纤维强度和纯度的观点,优选气体活化法。
另外,也可以通过使用粘合剂的湿式抄纸法,将活性炭纤维加工成片状,制造出活性炭纤维无纺布132a。
活性炭纤维的前驱体纤维可举出有,酚醛树脂、纤维素纤维、聚苯醚纤维、聚丙烯腈、沥青、木质素、竹等,基于提高纤维强度、压缩模量和纯度的观点,优选酚醛树脂、纤维素纤维、聚苯醚纤维。
参照图4和图5,说明本实施方式的吸附元件模块130的具体构成。图4是吸附元件模块130的整体立体图,图5是图4中V-V线箭头方向剖面图。
吸附元件模块130具有矩形的壳体131,壳体131在使用条件下具有足够的强度、耐热性、耐药性等即可。可使用铁、不锈钢、铝等金属材料和丙烯酸、酚醛(bakelite)、黑色素等树脂材料等。
壳体131具有:被处理流体F1流入的导入开口131a、经吸附元件模块130净化的被处理流体F2流出的排出开口131b。从导入开口131a流入的被处理流体F1全部通过设置在吸附元件模块130内的吸附元件,从排出开口131b排出。
吸附元件132由平板状的活性炭纤维无纺布构成。沿着被处理流体F1的流动方向,层叠配置有多个吸附元件132。吸附元件132被填充在长方体壳体131的内部,且与通气方向垂直。
实施方式中的吸附元件模块130,优选单位内容积的甲苯吸附量为12~70kg/m3。当单位内容积的甲苯吸附量不足12kg/m3时,模块的数量就会增加,从而加大吸附转子的尺寸。当单位内容积的甲苯吸附量超过70kg/m3时,由于活性炭纤维填充量的增加,压力损失增加,气体无法充分通气。基于吸附转子的小型化和压力损失的平衡,单位内容积的甲苯吸附量更优选为14kg/m3以上、50kg/m3以下。
再次参照图1~图3,吸附处理装置100还具备有第1通道形成部件2、内周侧通道形成部件4、以及外周侧通道形成部件5。
第1通道形成部件2的一端的结构是:第1通道形成部件2的内部与吸附转子90的筒孔90a保持气密,同时容许吸附转子90绕筒轴C旋转。也可以通过第1通道形成部件2 的一端和位于开口部11a周缘的部分第1中空圆盘11,夹持住环状的密封部件。第1通道形成部件2的另一端被拉出到处理腔室1外。
内周侧通道形成部件4被配置在吸附转子90的内周侧的筒孔90a。外周侧通道形成部件5被配置在吸附转子90的外周侧。内周侧通道形成部件4和外周侧通道形成部件5以夹住周向上的吸附转子90的一部分的方式,而被彼此相对地配置在吸附转子90的内周侧和外周侧。
内周侧通道形成部件4被设置成沿筒孔90a延伸,从开口部11a朝向吸附转子90的外侧延伸。内周侧通道形成部件4包含通过第1中空圆盘11的开口部11a、沿筒轴C方向延伸的部分。
在内周侧通道形成部件4的一端,设置有与吸附转子90的内周面相对的内周侧开口端部4a。内周侧开口端部4a中的开口面,被设置成与吸附转子90内周面的部分区域相对。内周侧通道形成部件4的另一端从设置在第1通道形成部件2上的开口部2a突出到第1 通道形成部件2的外部。
在位于吸附转子90的旋转方向下游侧的内周侧开口端部4a的边缘部,设置有内周侧曲面4b。在位于吸附转子90的旋转方向上游侧的内周侧开口端部4a的边缘部,设置有内周侧曲面4c。内周侧曲面4b、4c沿着吸附转子90的旋转方向弯曲。
在外周侧通道形成部件5的一端,设置有面向吸附转子90的外周侧的外周侧开口端部5a。外周侧开口端部5a被设置成与吸附转子90外周面的部分区域相对。外周侧通道形成部件5的另一端突出于处理腔室1的外部。
在位于吸附转子90的旋转方向下游侧的外周侧开口端部5a的边缘部,设置有外周侧曲面5b。在位于吸附转子90的旋转方向上游侧的外周侧开口端部5a的边缘部,设置有外周侧曲面5c。外周侧曲面5b、5c沿着旋转方向弯曲。
如图2和图3所示,吸附转子90包括在周向上划分的脱附区域R1和吸附区域R2。多个吸附元件模块30通过吸附转子90绕筒轴C旋转,脱附区域R1和吸附区域R2从而交替移动。
如图3所示,在脱附区域R1中,随着吸附转子90的旋转而旋转的多个空间部S,与内周侧通道形成部件4和外周侧通道形成部件5连通。随着吸附转子90的旋转,内侧密封部件41相对于内周侧曲面4b、4c滑动,外侧密封部件42相对于外周侧曲面5b、5c滑动,由此,多个空间部S中的部分空间部S与内周侧通道形成部件4和外周侧通道形成部件5气密连通。
具体的,位于以下位置的空间部S,即,位于内周侧曲面4b和外周侧曲面5b之间的分隔部件20、与位于内周侧曲面4c和外周侧曲面5c之间的分隔部件20之间的空间部S,与内周侧通道形成部件4和外周侧通道形成部件5气密连通。
吸附区域R2不与内周侧通道形成部件4和外周侧通道形成部件5连通,构成与脱附区域R1不同的通道。
如图1所示,流体被分别导入脱附区域R1和吸附区域R2。在吸附区域R2中,流体自吸附转子90的径向外侧向内侧导入。通过吸附区域R2后的流体,通过吸附转子90的筒孔90a,从第1中空圆盘11的开口部11a,流出到吸附转子90的外部。在脱附区域R1 中,通过一对中空圆盘10的一个的开口部11a、流经了内周侧通道形成部件4内部的流体,自吸附转子90的径向内侧向外侧导入。
被导入到吸附区域R2的流体,是废气等的被处理流体。该被处理流体中含有作为被处理物质的有机溶剂。在吸附区域R2中,进行被处理流体的净化。
实施方式中的被处理物质中含有的有机溶剂,作为例子可举出有,甲醛、乙醛、丙醛、丙烯醛等醛类,甲乙酮、二乙酰、甲基异丁基酮、丙酮、环己酮等酮类,1,4-二恶烷、2- 甲基-1,3-二氧戊烷、1,3-二氧戊烷、四氢呋喃、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯等酯类,乙醇、正丙醇、异丙醇、丁醇等醇类,乙二醇、丙二醇、二甘醇、三乙二醇等二醇类,乙酸、丙酸等有机酸,苯酚类、甲苯、二甲苯、苯、乙苯、均三甲苯等芳香族有机化合物,环己烷、甲基环己烷、环戊烷、环庚烷等环烷烃类,二乙醚、烯丙基缩水甘油醚等醚类,丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯等二醇醚类,丙烯腈等腈类,二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、三氯乙烯、环氧氯丙烷、2-氯甲基-1,3-二氧戊烷等氯有机化合物,N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、 N,N-二甲基甲酰胺的有机化合物等。
如图1所示,在净化时,将供给到处理腔室1内的被处理流体F1,从吸附转子90的外周面导入至吸附区域R2。导入至吸附区域R2的被处理流体F1,在沿径向从外周面向着内周面通过吸附转子90时,通过使得位于吸附区域R2的多个吸附元件模块30吸附有机溶剂,从而被净化。
净化后的被处理流体,被作为洁净空气F2,从吸附区域R2排出到吸附转子90的筒孔 90a。洁净空气F2通过筒孔90a内,从第1中空圆盘11的开口部11a流出。从开口部11a 流出的洁净空气F2,通过第1通道形成部件2排出到处理腔室1外。
脱附区域R1中,被导入加热空气等加热流体F3。在脱附区域R1中,通过将吸附元件模块30所吸附的有机溶剂等被处理物质脱附,进行吸附元件模块30的再生,同时生成有机溶剂浓度变高的浓缩流体。
为了进行有机溶剂的脱附,从内周侧通道形成部件4向脱附区域R1导入加热流体F3。被导入脱附区域R1的加热流体F3,在通过吸附转子90时,从位于脱附区域R1的多个吸附元件模块30上,使吸附于其中的有机溶剂通过热而脱附。含有有机溶剂的加热流体,作为浓缩流体F4,从脱附区域R1排出到外周侧通道形成部件5。浓缩流体F4被排出到处理腔室1外,并被导入到进行回收或燃烧等后处理的后处理装置中。
吸附处理装置100中,对位于吸附区域R2的吸附元件模块30进行被处理物质的吸附处理,对吸附处理后位于脱附区域R1的吸附元件模块30进行被处理物质的脱附处理。通过吸附转子90绕筒轴C旋转,吸附元件模块30在脱附区域R1和吸附区域R2交替移动,连续地实施被处理物质的吸附处理和脱附处理。
被导入吸附区域R2的被处理流体F1,不限定于含有有机溶剂的废气。被导入脱附区域R1的加热流体F3,不限定于加热空气。例如,被导入吸附区域R2的流体也可以是含有有机溶剂的废水,被导入脱附区域R1的流体也可以是水蒸气。在这样使液体流动的情况下,内周侧通道形成部件4和外周侧通道形成部件5与脱附区域R1构成为液密连通。
在上述实施方式中,例示说明了分隔部件20具有近三角筒形状的情况,但并不限定于此,只要具有能够支承一对中空圆盘10的强度、并且能够设置密封部件40,其形状也可以是板状形状等,可以进行适当变更。
在上述实施方式中说明是如下单面开口的吸附处理装置100的例子:吸附转子90的筒孔90a仅在吸附转子90的轴向(筒轴C的延伸方向)的单侧(图1中的上方)开口、经吸附转子90净化后的洁净空气F2在图1中向上流动而流向第1通道形成部件2。实施方式的吸附处理装置100也可以具有如下的双面开口的结构:筒孔90a在吸附转子90的轴向两侧开口、洁净空气F2从筒孔90a向图1中的向上和向下两个方向流出。
上述吸附元件的各种特性的测量方法如下。
[吸附元件的甲苯吸附率q]
在日本专利特开平9-94422号公报的图1所示的吸附试验装置的吸附试验用U字管中,放入在120℃下干燥16小时后的吸附元件,调节温度为25℃,通入含有甲苯3,800ppm的氮60分钟,测量吸附元件的重量增加情况。甲苯吸附率q通过下式求出。[q(重量%) =w1/w2×100]。在这里,w1为吸附元件的增量(g)。w2为吸附元件的干燥质量(g)。
[活性炭纤维的纤维直径]
使用扫描电子显微镜(产品名称SU1510,日立High-Technologies公司制造)观察显微镜图像,从该显微镜图像中读取100条以上的纤维直径,对读取的纤维直径求出平均。另外,纤维径是指纤维的直径。
[活性炭纤维无纺布的克重]
将活性炭纤维无纺布在130℃下热风干燥3小时后,测量单位面积的重量,以g/m2为单位求得。
[活性炭纤维无纺布的堆积密度]
堆积密度通过克重除以厚度求出,单位为kg/m3。另外,厚度采用面积4cm2的测定头,在活性炭纤维无纺布上施加载荷1.5gf/cm2,由此进行测定。
[活性炭纤维无纺布的压缩率和压缩模量]
以初始负载为0.02kPa测量活性炭纤维无纺布的厚度,接着在负载1.5kPa、1分钟后,于负载状态下测量厚度。除去载荷,放置1分钟后,再次以0.02kPa为初始载荷测量厚度。利用得到的厚度数值,以JISL-1913 6.14记载的计算式算出压缩率(单位%)和压缩模量(单位%)。
[吸附元件模块的压力损失]
将吸附元件模块设置在通气压力损失测量夹具上,对着导入开口131a的开口面以风速 3.0m/s进行通气,测量此时的压力损失,单位为Pa。
[组合处理系统示例]
也可以提供包括以下装置的处理系统:在将处理流体导入上述吸附处理装置100之前进行处理的前处理装置、和/或对从上述吸附处理装置100排出的脱附气体进行处理的后处理装置。
作为前处理装置,可举出有,用于去除粉尘的过滤器,具备有用于去除吸附元件的劣化成分的粒状活性炭、含添加物的活性炭、活性氧化铝、沸石等吸附剂的预吸附单元,去除水溶性成分的洗涤器,去除涂装气雾等的卷帘过滤器单元,用于调整处理流体的温度、湿度的气体冷却器和/或气体加热器,预先液化回收处理流体的气体冷却器和/或分离器,装载有预先液化回收处理流体的活性炭等的回收装置等。
作为后处理装置,可举出有,对从上述吸附处理装置100排出的脱附气体进行燃烧处理的燃烧装置(直接燃烧、催化燃烧、蓄热燃烧等),液化回收脱附气体的气体冷却器和/或分离器,装载有液化回收脱附气体的活性炭等的回收装置,填充有用于均衡脱附气体浓度的吸附剂的缓冲装置等。
这些前处理设备和/或后处理设备,可以根据处理条件配置一个以上。
根据本实用新型,在吸附元件模块、吸附转子、吸附处理装置、以及处理系统中,能够实现对被处理物质的高去除性能化、高浓缩化、对被处理物质的去除性能的长期稳定化、以及小型化。
作为其他实施方式,以下说明具有与上述吸附元件模块130同等性能的吸附元件模块的其他结构。
[实施方式2:吸附元件模块140]
参照图6~图10,说明本实施方式的吸附元件模块140。图6是吸附元件模块140的整体立体图,图7是图6中的VII-VII线箭头方向剖面图,图8是用于吸附元件模块140的第1支承体142a的整体立体图,图9是用于吸附元件模块140的第2支承体142b的整体立体图,图10是用于吸附元件模块140的活性炭纤维无纺布132a的展开图。
本实施方式的吸附元件模块140的壳体141的构成与上述实施方式1的壳体131相同,具有被处理流体F1流入的导入开口141a、经吸附元件模块140净化后的被处理流体F2流出的排出开口141b。填充到壳体141内部的吸附元件142的结构不同。
本实施方式的吸附元件142,如图7的剖面结构图所示,1片以上的图10所示的带状活性炭纤维无纺布132a以波状层叠,将其填充在长方体的壳体141的内部,使得连接波峰顶点所形成的面与通气方向垂直。在本实施方式中,层叠有5片活性炭纤维无纺布132a。
具体的,将图8所示的由丝网构成的波状(褶状)的第1支承体142a、和图9所示的由丝网构成的波状(褶状)的第2支承体142b进行组合,在第1支承体142a与第2支承体142b组合而成的波状之间,固定活性炭纤维无纺布132a。这里,在本实施方式中,第1 支承体142a和第2支承体142b的丝网的峰间距(P)为例如50~70mm。另外,活性炭纤维无纺布132a的厚度为例如15~25mm左右。
用于第1支承体142a和第2支承体142b的网的材料,只要在使用条件下具有足够的强度、耐热性、耐药性等即可。可使用铁、不锈钢、铝等金属材料,丙烯酸、酚醛(bakelite)、黑色素等树脂材料。
根据本实施方式的吸附元件模块140的结构,可以在确保通气通道的同时,在壳体141 的内部高密度地填充活性炭纤维无纺布132a。其结果是,如图7中的箭头Y所示,从导入开口141a流入吸附元件模块140的被处理流体F1,必定在活性炭纤维无纺布132a中交叉流动。
另外,在以往的蜂窝结构中,流体相对于吸附元件表面沿平行方向流动。另一方面,在本实施方式中,流体必定在活性炭纤维无纺布132a中交叉流动。由此,流体与吸附元件的接触效率显着提高。其结果是,能够进一步提高被处理流体F1通过时的吸附处理能力。此外,可以进一步提高加热流体F3通过时的脱附处理能力。
[实施方式3:吸附元件模块150]
接下来,参照图11~图13,说明本实施方式的吸附元件模块150。图11是本实施方式的吸附元件模块150的整体立体图,图12是图11中的XII-XII线箭头方向剖面图,图13 是用于吸附元件模块150的支承体152a的整体立体图。
本实施方式的吸附元件模块150,与上述吸附元件模块140主要是支承体结构不同,壳体151的结构与上述各实施方式相同,具有被处理流体F1流入的导入开口151a、经吸附元件模块150净化的被处理流体F2流出的排出开口151b。
本实施方式的吸附元件152,如图12的剖面结构图所示,1片以上的图10所示的带状活性炭纤维无纺布132a以波状层叠,将其填充在长方体的壳体151的内部,使得连接波峰顶点所形成的面与通气方向垂直。在本实施方式中,层叠有5片活性炭纤维无纺布132a。在本实施方式中,在层叠的活性炭纤维无纺布132a的外表面,覆盖有用于进行保护的棉制保护无纺布132b。
具体的,本实施方式中的支承体152a如图13所示,具有在2张扁平丝网522之间夹有波形丝网521的板状的形状。总厚度为5~25mm左右。
如图12所示,在配置为波形的活性炭纤维无纺布132a之间,以交替地夹持上述支承体152a的方式进行配置。这里,在本实施方式中,支承体152a的配置间距(P)为例如 50~70mm。另外,活性炭纤维无纺布132a的厚度为例如15~25mm左右。
通过采用该结构,与上述实施方式2的吸附元件模块140相同,可以在确保通气通道的同时,在壳体151的内部高密度地填充活性炭纤维无纺布132a。其结果是,如图12中的箭头Y所示,从导入开口151a流入吸附元件模块150的被处理流体F1,必定在活性炭纤维无纺布132a中交叉流动。
根据该结构,能够抑制如以往的蜂窝结构的壳体151内(管道内)的被处理流体的流速下降,特别是抑制排出开口151b侧的下降,从导入开口151a到排出开口151b的任何区域中,都不会令被处理流体F1的流速下降,使得被处理流体F1通过活性炭纤维无纺布132a成为可能。其结果是,能够进一步提高吸附元件模块150的被处理流体F1的处理能力。另外,支承体152a也可以去掉扁平丝网522,仅用小间隔的波型丝网(褶皱结构体)521 构成。
[实施方式4:吸附单元30A]
吸附元件模块30也可以作为1个单元使用。此外,以下说明的吸附单元,可作为整体考虑为1个吸附元件模块。参照图14和图15,说明将吸附单元30A用作本实施方式中的吸附单元的情况。图14是吸附单元30A的整体立体图,图15是图14中的XV-XV线箭头方向剖面图的一部分。
吸附单元30A具有矩形壳体50和吸附元件模块200。壳体50具有被处理流体F1流入的导入开口31a、经吸附元件模块200净化的被处理流体F2流出的排出开口31b。从导入开口31a流入的被处理流体F1,全部通过设置在吸附元件模块200内的吸附元件、即活性炭纤维无纺布200c,从排出开口31b排出。
壳体50整体上具有近似箱型的形态,形成有导入开口31a和排出开口31b。在位于左右的一对侧板33的导入开口31a和排出开口31b,设置有内折的凸缘34。在上下配置的盖体31的全周,也设置有内折的凸缘32。通过设置凸缘32和凸缘34,可以防止吸附元件模块200从壳体50飞出。
如图14所示,吸附元件模块200层叠有3层。在层叠的吸附元件模块200之间,配置有分隔部件35。分隔部件35被设置成从流入侧开口直至排出侧开口,将层叠的吸附元件模块200分隔开来。通过配置分隔部件35,可以抑制吸附元件模块200相互接触和摩擦。另外,也可以通过分隔部件35进行吸附元件模块200的固定,因此可以增加层叠的吸附元件模块200的结构稳定性。
吸附元件模块200的层叠数和分隔部件35的数量,可以根据吸附单元30A所要求的强度、性能而适当变更,但虽也取决于吸附元件模块200的层叠数,可以设置分隔部件35 将整体分割为2~5份左右。
可以是在装配吸附单元30A时层叠吸附元件模块200,或者在装配吸附单元30A之后清洁、更换吸附元件模块200时,壳体50为可分割的结构。如果是焊接接合,一旦将吸附单元30A组装后就难以分割。如果是螺钉、螺栓固定,可以容易地进行拆解。但是,必须要确保螺钉和螺栓的容积,因而会产生不必要的厚度。
因此,优选将能够容易拆解、同时仅需确保小容积的铆钉37用作紧固件。利用铆钉37固定的部件上预先设置有通孔。在容积变大也没有问题的情况下,也可以使用螺钉、螺栓等作为紧固件。另外,在图中,为了明确铆钉37的安装位置,图示的大小比例与实际不同。
为了增大壳体50的开口面积,优选用于壳体50的材料更薄,但还需保持作为结构体的强度。考虑到这些并适当设定即可。壳体50、分隔部件35和铆钉37,只要在使用条件下具有足够的强度、耐热性、耐药性等即可。可使用铁、不锈钢、铝等金属材料,丙烯酸、酚醛(bakelite)、黑色素等树脂材料。
如图15所示,吸附元件模块200由平板状的活性炭纤维非织布200c构成。多个吸附元件模块200沿着被处理流体F1的流动方向层叠配置。作为吸附元件的活性炭纤维无纺布200c,被填充在长方体的壳体50的内部,并与通气方向垂直。
根据本实用新型的吸附单元,可以高性能地处理被处理流体。另外,本实用新型的吸附单元可以用于上述的吸附转子、吸附处理装置以及处理系统。根据本实用新型的吸附转子、吸附处理装置以及处理系统,通过使用本实用新型的吸附单元,可以更高性能地处理被处理流体。
活性炭纤维无纺布200c的结构,与上述活性炭纤维无纺布132a的结构相同。以下,作为其他实施方式,说明具有与上述吸附单元30A同等性能的吸附单元的其他结构。
[实施方式5:吸附单元30B]
参照图16~图19,说明本实施方式的吸附单元30B。图16是吸附单元30B的整体立体图,图17是图16中的XVII-XVII线箭头方向剖面图的一部分,图18是用于吸附单元 30B的第1支承体300a的整体立体图,图19是用于吸附单元30B的第2支承体300b的整体立体图。
本实施方式的吸附单元30B,壳体50的构成与上述实施方式4的壳体50相同。吸附单元30B具有被处理流体F1流入的导入开口31a、经吸附单元30B净化后的被处理流体 F2流出的排出开口31b。吸附单元30B中,填充到壳体50内部的吸附元件模块300的结构不同。
本实施方式的吸附元件模块300,如图17的剖面结构图所示,1片以上的带状活性炭纤维无纺布200c以波状层叠,将其填充在长方体的壳体50的内部,使得连接波峰顶点所形成的面与通气方向垂直。在本实施方式中,层叠有5片活性炭纤维无纺布200c。
具体的,将图18所示的由丝网构成的波状(褶状)的第1支承体300a、和图19所示的由丝网构成的波状(褶状)的第2支承体300b进行组合,在第1支承体300a与第2支承体300b组合而成的波状之间,固定活性炭纤维无纺布200c。这里,在本实施方式中,第1支承体300a和第2支承体300b的丝网的峰间距(P)为例如50~70mm。另外,活性炭纤维无纺布200c的厚度为例如15~25mm左右。
用于第1支承体300a和第2支承体300b的网的材料,只要在使用条件下具有足够的强度、耐热性、耐药性等即可。可使用铁、不锈钢、铝等金属材料,丙烯酸、酚醛(bakelite)、黑色素等树脂材料。
根据本实施方式的吸附单元30B的结构,可以在确保通气通道的同时,在壳体50的内部高密度地填充活性炭纤维无纺布200c。其结果是,如图17中的箭头Y所示,从导入开口31a流入吸附单元30B的被处理流体F1,在活性炭纤维无纺布200c中交叉流动。
另外,能够抑制如以往的蜂窝结构的壳体50内(管道内)的被处理流体的流速下降,特别是抑制排出开口31b侧的下降,从导入开口31a到排出开口31b的任何区域中,都不会令被处理流体F1的流速下降,使得被处理流体F1通过活性炭纤维无纺布200c成为可能。其结果是,能够进一步提高吸附单元30B对被处理流体F1的处理能力。
[实施方式6:吸附单元30C]
接下来,参照图20~图22,说明本实施方式的吸附单元30C。图20是本实施方式的吸附单元30C的整体立体图,图21是图20中的XXI-XXI线箭头方向剖面图的一部分,图 22是用于吸附单元30C的支承体400a的整体立体图。
本实施方式的吸附单元30C,与上述吸附单元30B主要是支承体结构不同,壳体50的结构与上述各实施方式相同。吸附单元30C具有被处理流体F1流入的导入开口31a、经吸附单元30C净化的被处理流体F2流出的排出开口31b。
本实施方式的吸附元件模块400,如图21的剖面结构图所示,1片以上的带状活性炭纤维无纺布200c层叠为波状,将其填充在长方体的壳体50的内部,使得连接波峰顶点所形成的面与通气方向垂直。在本实施方式中,层叠有5片活性炭纤维无纺布200c。在本实施方式中,在层叠的活性炭纤维无纺布200c的外表面,覆盖有用于进行保护的棉制保护无纺布200d。
具体的,本实施方式中的支承体400a如图22所示,具有在2张扁平丝网402之间夹有波形丝网401的板状形状。总厚度为5~25mm左右。
如图21所示,在配置为波型的活性炭纤维无纺布200c之间,以交替地夹持上述支承体400a的方式配置。这里,在本实施方式中,支承体400a的配置间距(P)为例如50~70mm。另外,活性炭纤维无纺布200c的厚度为例如15~25mm左右。
通过采用该结构,与上述实施方式5的吸附单元30B相同,可以在确保通气通道的同时,在壳体50的内部高密度地填充活性炭纤维无纺布200c。其结果是,如图21中的箭头 Y所示,从导入开口31a流入吸附单元30C的被处理流体F1,在活性炭纤维无纺布200c 中交叉流动。
根据该结构,能够抑制如以往的蜂窝结构的壳体50内(管道内)的被处理流体的流速下降,特别是抑制排出开口31b侧的下降,从导入开口31a到排出开口31b的任何区域中,都不会令被处理流体F1的流速下降,使得被处理流体F1通过活性炭纤维无纺布200c 成为可能。其结果是,能够进一步提高吸附单元30C对被处理流体F1的处理能力。另外,支承体400a也可以去掉扁平丝网402,仅用小间隔的波型丝网(褶皱结构体)401构成。
[实施方式7:吸附单元30D]
接着,参照图23~图27,说明本实施方式的吸附单元30D。图23是本实施方式的吸附单元30D的整体立体图,图24是图23中的XXIV-XXIV线箭头方向剖面图,图25是去除了壳体51的状态下的吸附单元30D的整体立体图,图26是显示第1间隔部件60的立体图,图27是显示第2间隔部件61的立体图。
吸附单元30D具有矩形壳体51和吸附元件模块500。壳体51具有被处理流体F1流入的导入开口31a、经吸附元件模块500净化的被处理流体F2流出的排出开口31b。从导入开口31a流入的被处理流体F1,全部通过设置在吸附元件模块500内的吸附元件、即活性炭纤维无纺布200c,从排出开口31b排出。
在本实施方式的吸附单元30D中,与上述各实施例不同,在壳体51的导入开口31a侧和排出开口31b侧,覆盖有间隔部件。如图25所示,导入开口31a侧的第1间隔部件 60,通过铆钉37固定于凸缘34。对于导入开口31a侧的凸缘34,固定有6个第1间隔部件60。各第1间隔部件60,相对于凸缘34倾斜地用铆钉37固定2处。被处理流体F1流过各第1间隔部件60的间隙。
本实施方式的吸附元件模块500,如图24的剖面结构图所示,在长方体的壳体51的内部,层叠填充有多个作为吸附元件的平板状活性炭纤维无纺布200c,并且与通气方向水平。
如图24、图25所示,活性炭纤维无纺布200c被2片扁平丝网500a夹持着配置。活性炭纤维无纺布200c由图26所示的第1间隔部件60和图27所示的第2间隔部件61支承。
如图26所示,第1间隔部件60为了夹持住活性炭纤维无纺布200c而将一块板弯折,并设置有2个沟槽。在跨越2个沟槽的对角线上的2个位置上,设置有孔部500d。
如图27所示,第2间隔部件61为了夹持住活性炭纤维无纺布200c而将1块板弯折,并设置有沟槽。在沟槽的两端的位置设置有孔部500d。
如图24、图25所示,在导入开口31a侧,配置有6处间隔开的第1间隔部件60。在排出开口31b侧,在上下与盖体31接触的位置,配置有第2间隔部件61,在其间,间隔配置有5处第1间隔部件60。第1间隔部件60和第2间隔部件61,通过穿过壳体51的凸缘34的通孔和孔部500d的铆钉37,被固定于壳体51。如图23、图25所示,由于第1 间隔部件60在对角线上的2处进行固定,在4处交叉位置进行固定相比,能够减少使用的铆钉37的数量。
本实施方式的吸附元件模块500,活性炭纤维无纺布200c由导入开口31a侧的第1间隔部件60、排出开口31b侧的第1间隔部件60、第2间隔部件61支承。因此,活性炭纤维无纺布200c无需被支承在一对侧板33的位置。
如图24所示,本实施方式的第1间隔部件60和第2间隔部件61,被交替配置在与被处理流体F1的流通方向垂直的方向错开的位置。吸附单元30D中,可以在活性炭纤维无纺布200c不弯曲的平坦状态下,设置被处理流体F1与活性炭纤维无纺布200c交叉的通道。
根据本实施方式的吸附单元30D的结构,可以在确保通气通道的同时,在壳体51的内部高密度地填充活性炭纤维无纺布200c。其结果是,如图24中的箭头Y所示,从导入开口31a流入吸附单元30D的被处理流体F1,与活性炭纤维无纺布200c中交叉地流动。
另外,能够抑制如以往的蜂窝结构的壳体51内(管道内)的被处理流体的流速下降,特别是抑制排出开口31b侧的下降,从导入开口31a到排出开口31b的任何区域中,都不会令被处理流体F1的流速下降,使得被处理流体F1通过活性炭纤维无纺布200c成为可能。其结果是,能够进一步提高吸附单元30D对被处理流体F1的处理能力。
本实施方式的第1间隔部件60的沟槽的数量,也可以增加为3个以上。活性炭纤维无纺布200c共计12段,但也可以增减其段数。
[实施方式8:吸附单元30E]
参照图28~图31,说明吸附单元30E。图28是显示吸附单元30E的整体立体图。图29~图31是显示密封部件38的横截面结构的图。
该吸附单元30E与图23所示的吸附单元30D的结构基本相同。不同点在于,在流入侧开口的凸缘32和凸缘34上,设置有包围壳体51的开口、由弹性部件构成的环状的密封部件38。通过设置密封部件38,如图1~图3所示,可以提高设置于吸附处理装置100 的圆筒状转子90内时的通道的密闭性。
图28所示的吸附单元30E是仅在加热流体F3的流入侧设置有密封部件38的方式的图示,但是,也可以采用仅在排出侧设置、或在流入侧和排出侧都设置密封部件38的任一方式。
密封部件38利用粘合剂等固定至凸缘32和凸缘34。密封部件38优选为弹性部件,特别优选为橡胶材料。作为橡胶材料,根据使用条件考虑耐热性、耐药性等进行选择即可。
图29~图31显示的是密封部件38的横截面形状。除了图示之外,密封部件38可采用各种各样的横截面形状。
实施方式8的密封部件38的结构,也可适用于上述或后述的其他实施方式中。
[实施方式9:吸附单元30F]
参照图32~图36,说明吸附单元30F。图32是显示吸附单元30F的整体立体图。图33~图36是显示环形槽M1和密封部件38的横截面结构的图。
该吸附单元30F的结构与图28所示的吸附单元30E基本相同。不同点在于,在流入侧开口的凸缘32和凸缘34,以构成环形槽M1的方式设置有一对壁部38w,在该环形槽 M1上配置有密封部件38。优选壁部38w使用与壳体51相同的材料,并且与壳体51构成一体。例如,可以使用铆钉固定,通过焊接固定等。环形槽M1的内部深度约为10mm左右,内部的宽度约为20mm左右。
图33~图36显示的是密封部件38的横截面形状。除了图示之外,密封部件38还可采用各种各样的横截面形状。
如此,通过在环形槽M1的内部配置密封部件38,可以防止密封部件38的错位、破损。由此,能够进一步提高吸附处理装置100设置在圆筒状转子90内时的通道的密闭性。
[实施方式10:吸附单元30G]
参照图37,说明其他结构的吸附单元30G。图37是显示吸附单元30G的整体立体图。
该吸附单元30G的结构与图23所示的吸附单元30D基本相同。不同点在于,壳体52被三折而构成壳体39,并且设置有作为顶板的盖体31。由于吸附单元30G在底面上不需要盖体31,因此可减少用于在壳体39上固定盖体31的铆钉37的数量。
在上述实施方式中,吸附单元30E的密封部件38的结构、吸附单元30F的环形槽M1和密封部件38的结构、以及吸附单元30G的壳体39的结构中的任一个,都可适用于吸附单元30A、吸附单元30B、吸附单元30C中的任一个。如此,各实施方式的结构也可以适当地组合为最佳结构。
在上述实施方式中,也可以如图15所示,将吸附单元30B、吸附单元30C填充到长方体的壳体50的内部,使性炭纤维无纺布200c的吸附面与通气方向垂直。
实施方式11:吸附单元30H]
参照图38和图39,说明其他结构的吸附单元30H。图38是显示吸附单元30H的整体立体图,图39是图38中的XXXIX-XXXIX线箭头方向剖面图的一部分。
该吸附单元30H与图20所示的吸附单元30C的基本结构相同。区别点为壳体53内部配置的带状的活性炭纤维无纺布200c的形状不同。吸附单元30H的壳体53与吸附单元30G的壳体52相同,可以弯折为3段。
本实施方式的上方部分的吸附元件模块600是如下结构,如图39的剖面构造图所示,活性炭纤维无纺布200c的上方端部200e被夹入盖体31和支撑体400a之间,活性炭纤维无纺布200c的下方端部200f被夹入分隔部件35和支撑体400a之间。
中央部分的吸附元件模块600是如下结构,活性炭纤维无纺布200c的上方端部200e 被夹入分隔部件35和支撑体400a之间,活性炭纤维无纺布200c的下方端部200f被夹入分隔部件35和支撑体400a之间。下方部分的吸附元件模块600是如下结构,活性炭纤维无纺布200c的上方端部200e被夹入分隔部件35和支撑体400a之间,活性炭纤维无纺布 200c的下方端部200f被夹入盖体31和支撑体400a之间。
吸附单元30H适合在盖体31、分隔部件35和支撑体400a之间夹入活性炭纤维无纺布 200c,可不使位置偏移等产生。
[实施方式12:吸附单元30I]
参照图40和图41,说明其他结构的吸附单元30I。图40是显示吸附单元30I的整体立体图,图41是图40中的XLI-XLI线箭头方向剖面图的一部分。
该吸附单元30I与图38所示的吸附单元30H的基本结构相同。区别点为壳体54的内部配置的上方的吸附元件模块710和下方的吸附元件模块720的位置关系不同。吸附单元30I的壳体54可以与吸附单元30G的壳体52同样地,折弯成三段。
本实施方式的上方部分的吸附元件模块710是如下结构,如图41的剖面构造图所示,活性炭纤维无纺布200c的上方端部200e被夹入盖体31和支撑体400a之间,活性炭纤维无纺布200c的下方端部200f被夹入分隔部件35和支撑体400a之间。
本实施方式的下方部分的吸附元件模块720是如下结构,活性炭纤维无纺布200c的上方端部200e被夹入分隔部件35和支撑体400a之间,活性炭纤维无纺布200c的下方端部200f被夹入盖体31和支撑体400a之间。
上方部分的吸附元件模块710和下方部分的吸附元件模块720如图41所示,以相对于壳体54为约1:2的比例,占据高度方向的位置。上方部分的吸附元件模块710和下方部分的吸附元件模块720被分隔部件35分隔。分隔部件35的端部弯折为L字状,通过铆钉37与侧板33固定。
[实施方式13:吸附单元30J]
参照图42,说明其他结构的吸附单元30J。图42是显示吸附单元30J的整体立体图。
该吸附单元30J与图38所示的吸附单元30H的基本结构相同。区别点为壳体55的内部配置有纵方向的分隔部件36。吸附单元30J在纵方向的分隔部件36的左右配置活性炭纤维无纺布200c。吸附单元30J的壳体55与吸附单元30G的壳体52同样地,可弯折为三段。
吸附单元30J中,横方向的分隔部件35和纵方向的分隔部件36所围成的区域可各作为1个吸附元件模块起作用。分隔部件36的材料与分隔部件35同样地,使用条件下有充分的强度、耐热性、耐化学品性等即可,可以使用铁、不锈钢、铝等的金属材料、丙烯酸、酚醛树脂(bakelite)、黑色素等的树脂材料等。
可在1个壳体内设有多个纵方向的分隔部件36。横方向的分隔部件35和纵方向的分隔部件36,根据壳体的大小,适合使用的片数可以改变。
虽然对本实用新型的实施方式进行了说明,但是应该认为,本次公开的实施方式在所有方面都是示例而并非限制。本实用新型的范围由权利要求表示,旨在包括与权利要求等同含义和范围内的所有变更。