JP2001004127A - 揮発性有機化合物の処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＶＯＣの処理においてコンパクトでしかも上
流側に悪影響を及ぼさないＶＯＣ処理装置を提供する。 【解決手段】 揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を直接また
は触媒燃焼処理して浄化するとともに、その排ガスの熱
を回収する装置であって、ＶＯＣを燃焼させる熱源を内
蔵する炉と、該炉に連結された固定蓄熱部と、該固定蓄
熱部に連結された、ＶＯＣ含有ガスおよびパージガスの
供給ラインならびに処理済みガスの排出ラインと、該供
給ラインおよび排出ラインにそれぞれ連結されるととも
に、前記各ラインの流路を、前記ＶＯＣ含有ガスを前記
固定蓄熱部を介して炉に供給する流路、炉で焼却処理さ
れた処理済みガスを前記固定蓄熱部を介して排出する流
路および前記蓄熱部および炉にパージガスを供給する流
路に順次切替える分配弁とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、揮発性有機化合物
の処理装置に関し、特に揮発性有機化合物を含むガスを
燃焼処理し、さらにその熱を再生する燃焼蓄熱式ＶＯＣ
処理装置のガス分配弁の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の塗装工場、金属洗浄、印刷工
場などからは、トルエン、キシレン、スチレン等の揮発
性有機化合物（以下、ＶＯＣという）を含んだ排ガスが
発生する。このようなＶＯＣガスはせいぜい数十ppm か
ら数％程度の濃度であるが、環境への影響がかなり大き
いことが明らかになってきた。例えば（１）ＮＯｘと反
応して光化学スモッグが発生し、森林が枯死したり人体
への悪影響を及ぼす、（２）発ガン性など人体に健康障
害を起こさせる、（３）光化学オキシダントの主成分で
あるオゾンの対流圏内での増加により地球温暖化が生じ
る、等である。このため前記業界ではＶＯＣ排ガスを処
理した上で大気中に排出している。従来、ＶＯＣの処理
方法としては、直接燃焼式、触媒燃焼式、蓄熱燃焼方
式、触媒燃焼／蓄熱方式、濃縮方式、生物処理方式があ
るが、ＶＯＣ濃度量変動への対応、ランニングコスト、
保守保全を考慮すると蓄熱燃焼式が有力視されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】現時点でのＶＯＣ処理
設備の中でも最も熱経済性、高除去率を達成できるもの
として、蓄熱燃焼方式と蓄熱触媒燃焼方式が挙げられ
る。しかし、これらの方式も完全というわけではなく、
蓄積層が大きい。蓄熱材の熱の出し入れのための切替バ
ルブが多く、それに伴って開閉時の圧力変動が生じ、上
流側の塗装等のブースに悪影響を及ぼすといった問題が
生じることもある。本発明の目的は、ＶＯＣの処理にお
いてコンパクトでしかも上流側に悪影響を及ぼさないＶ
ＯＣ処理装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本願で特許請求される発
明は以下のとおりである。 （１）揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を直接または触媒燃
焼処理して浄化するとともに、その排ガスの熱を回収す
る装置であって、ＶＯＣを燃焼させる熱源を内蔵する炉
と、該炉に連結された固定蓄熱部と、該固定蓄熱部に連
結された、ＶＯＣ含有ガスおよびパージガスの供給ライ
ンならびに処理済みガスの排出ラインと、該供給ライン
および排出ラインにそれぞれ連結されるとともに、前記
各ラインの流路を、前記ＶＯＣ含有ガスを前記固定蓄熱
部を介して炉に供給する流路、炉で焼却処理された処理
済みガスを前記固定蓄熱部を介して排出する流路および
前記蓄熱部および炉にパージガスを供給する流路に順次
切替える分配弁とを有することを特徴とする揮発性有機
化合物の処理装置。

【０００５】（２）ＶＯＣ含有ガスとパージガスと処理
済みガスの３種類のガスをそれぞれ導くための３重管ヘ
ッダと、該３重管ヘッダと当接してガスを前記のように
順次切り替えて分配するための回転弁と、該回転弁の背
面に当接し、前記固定蓄熱部に対してガスを供給および
排出するための固定弁からなることを特徴とする（１）
記載の揮発性有機化合物の処理装置。

【０００６】（３）前記回転弁が中心部に回転軸を有す
る円盤状回転板であり、前記３重管ヘッダの端面が回転
弁の円盤と当接して３トラックを形成し、その背面には
所定の角度に仕切られた固定弁が当接して６セクターを
形成し、前記３重管を流れる各流体が少なくとも固定弁
を通過しないように、前記円盤状回転板に前記順序に従
って開口部および閉塞部を配置したことを特徴とする
（２）記載の揮発性有機化合物の処理装置。

【０００７】以下、本発明を図面により具体的に説明す
る。図１は、本発明装置の概略を示す説明図である。図
２は、本発明に用いる分配弁２０の正面断面図、図３
は、図２の分配弁を下から見た底面図、図４は、本発明
の分配弁の固定弁６のＡ−Ａ線に沿った矢視面図であ
る。

【０００８】図１において、この装置は、ＶＯＣを燃焼
させるための熱源２５を内蔵した炉２４と、それと連結
され、互いに独立隔離された固定蓄熱室２６（触媒蓄熱
燃焼方式の場合は蓄熱部と触媒部）と、この固定蓄熱室
２６にＶＯＣ含有ガス、処理済みガスおよびＶＯＣ含有
ガスから処理済みガスに切替えるときに蓄熱部流路に残
ったＶＯＣ含有ガスを吐き出すためのパージガス、の３
種類のガスを切替えるための分配弁２０とから主として
構成される。

【０００９】この装置でのガスの流れは次のとおりであ
る。すなわち、ＶＯＣ含有ガスは分配弁２０から互いに
隔離された複数室の固定蓄熱室２６に供給される。その
後、その流路端部に形成された熱源内蔵の炉２４に入
り、そこで所定の温度に加熱されながら１８０°方向展
開して供給時に通過した蓄熱室２６とは別流路から排出
され、分配弁８を介して排出流路から大気へ放出され
る。また、１つの蓄熱室に着目すれば、先にＶＯＣ含有
ガスが入り続いてガス停止、パージガス、ガス停止、そ
の後流れが逆転して処理済みガス、ガス停止、再びＶＯ
Ｃ含有ガスという順にガスが通過する。なお、この場合
の熱収支を蓄熱体２１側から見ると、炉から排出流路に
向かう蓄熱層ではガス温度が蓄熱材温度より高く蓄熱、
逆に炉に向かう蓄熱層ではガス温度が蓄熱材温度より低
く放熱となる。

【００１０】この装置の重要なコンポーネントとなる分
配弁２０の詳細を図２〜６によって説明する。ＶＯＣ含
有ガスと、パージガスおよび処理済みガスの３種類のガ
スを導くための３重管ヘッダ１で形成されるトラック
（端面は図６で表わされる）と、その面に接しそれらの
ガスを分配するための回転弁５（断面は図５で表わされ
る）と、その面に接し等角度で仕切られた固定弁６およ
びマニホールドヘッダ７（端面は図５で表わされる）
と、それと蓄熱室をつなぐマニホールド８とからなる。
この分配弁の心臓部となる回転弁５は、３重管ヘッダの
トラックと固定部のセクターを順次切替える機能を持た
せるために図５の構造を有する。すなわち、回転によっ
てＶＯＣ含有ガスが入り、続いてガス停止、パージガ
ス、ガス停止、その後流れが逆転して処理済みガス、ガ
ス停止、再びＶＯＣ含有ガスという順に流路がつながる
ように開口部と閉塞部が配列されている。なお、回転動
力は３重管の中心に位置する回転軸１４にベルト１５ま
たはチェーン、歯車等の機械要素によってモータから伝
達される。ここで重要なことは、１つのマニホールドヘ
ッダにおいて一瞬たりとも複数のガス流路がつながって
はならないことである。例えば１つのマニホールドヘッ
ダにＶＯＣガスと処理済みガスの流路がつながったとす
れば、ガスはＶＯＣガス流路から処理済みガス流路へと
ショートパスし、ＶＯＣ含有ガスがそのまま大気に放出
されることになる。このほかパージガス流路と処理済み
ガス流路がつながると、パージガスは蓄熱層よりも流動
抵抗の小さい処理済みガス流路に流れ、パージガスがむ
だになる。また、ＶＯＣガスとパージガスの流路がつな
がると、その間パージガスの目的が達成しなくなる。こ
れらのことから、１つのマニホールドヘッダに同時に複
数ガスが混入しないように回転弁の開口部の間に閉塞部
が配設されている。

【００１１】回転弁における各ガスのシール構成は次の
とおりである。すなわち、３重管ヘッダ１と固定弁６に
挟み込んだ回転部弁を締め付けて漏れを防止する。ただ
し、しゅう動には弾性体を配しており、３重管ヘッダ１
の端面の周方向と固定弁６の各流路の仕切部にパッキン
１３を埋め込まれている。したがって、回転弁５の開口
部はそれらパッキンより内側、閉塞部はパッキンの外側
に接するように回転弁５の開口部と閉塞部を配設されて
いる。

【００１２】

【発明の実施の形態】

【実施例】図１に概略を示す装置において、蓄熱／触媒
室を８室、各室の断面形状１５０mm角、高さ６００mmＬ
とし、その上部に３００mmＬの加熱バーナ付きヘッダを
設けた。この蓄熱室にガスを分配するための図２から図
６に示す分配弁を設置した。蓄熱／触媒室にコーディエ
ライトハニカム製蓄熱材とその上部に同基材に貴金属を
担持した触媒を充填した。

【００１３】この装置にトルエン１００ppm を含有する
５ｍ³ ／ｍｉｎのＶＯＣガスを投入し、回転弁を１ｒｐ
ｍで回転させ、触媒層反応温度３５０℃に制御しながら
運転した。その結果、ＶＯＣ処理装置の性能は浄化率９
５％以上、熱回収率９５％以上、圧力損失２００〜２５
０mmＡｑで圧力変動は５０mmＡｑ程度に抑えることがで
きた。

【００１４】

【発明の効果】本発明によれば、分配弁の部品数が少な
く、単純な構造として装置をコンパクト化できるため、
弁開閉時の圧力変動等が少なく、例えばＶＯＣ含有ガス
の処理済みガスへのリーク量を５％以下、入口出口での
圧力損失を１０mmＡｑ以下に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蓄熱燃焼式ＶＯＣ処理装置の概要を示
す図。

【図２】本発明の分配弁の正面図。

【図３】本発明の分配弁の底から見た矢視面図。

【図４】本発明の分配弁の固定弁６のＡ−Ａ線に沿った
矢視面図。

【図５】本発明の分配弁の回転弁５のＢ−Ｂ線に沿った
矢視面図。

【図６】本発明の分配弁の３重管ヘッダ１のＣ−Ｃ線に
沿った矢視面図。

【符号の説明】

１…３重管ヘッダ、２…ＶＯＣ含有ガス流路、３…処理
済ガス流路、４…パージガス流路、５…回転弁、６…固
定弁、７…マニホールドヘッダ、８…マニホールド、９
…ＶＯＣ含有ガス開弁、１０…処理済ガス開弁、１１…
パージガス開弁、１２…ガス開弁、１３…パッキン、１
４…回転軸、１５…ベルト、１６…プーリ、２０…分配
弁、２１…蓄熱材、２２…蓄熱材仕切板、２３…触媒、
２４…炉、２５…熱源、２６…固定蓄熱室。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 一柳 宏 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内 Ｆターム(参考） 3K023 QA12 QB01 QC06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を直接また
   は触媒燃焼処理して浄化するとともに、その排ガスの熱
   を回収する装置であって、ＶＯＣを燃焼させる熱源を内
   蔵する炉と、該炉に連結された固定蓄熱部と、該固定蓄
   熱部に連結された、ＶＯＣ含有ガスおよびパージガスの
   供給ラインならびに処理済みガスの排出ラインと、該供
   給ラインおよび排出ラインにそれぞれ連結されるととも
   に、前記各ラインの流路を、前記ＶＯＣ含有ガスを前記
   固定蓄熱部を介して炉に供給する流路、炉で焼却処理さ
   れた処理済みガスを前記固定蓄熱部を介して排出する流
   路および前記蓄熱部および炉にパージガスを供給する流
   路に順次切替える分配弁とを有することを特徴とする揮
   発性有機化合物の処理装置。
2. 【請求項２】 ＶＯＣ含有ガスとパージガスと処理済み
   ガスの３種類のガスをそれぞれ導くための３重管ヘッダ
   と、該３重管ヘッダと当接してガスを前記のように順次
   切り替えて分配するための回転弁と、該回転弁の背面に
   当接し、前記固定蓄熱部に対してガスを供給および排出
   するための固定弁からなることを特徴とする請求項１記
   載の揮発性有機化合物の処理装置。
3. 【請求項３】 前記回転弁が中心部に回転軸を有する円
   盤状回転板であり、前記３重管ヘッダの端面が回転弁の
   円盤と当接して３トラックを形成し、その背面には所定
   の角度に仕切られた固定弁が当接して６セクターを形成
   し、前記３重管を流れる各流体が少なくとも固定弁を通
   過しないように、前記円盤状回転板に前記順序に従って
   開口部および閉塞部を配置したことを特徴とする請求項
   ２記載の揮発性有機化合物の処理装置。