JP2007054774A - Ｖｏｃ処理装置およびｖｏｃ処理装置用のカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】 排ガス中のＶＯＣの捕集性が高く、かつマイクロ波によるＶＯＣの分解処理の効率が高いＶＯＣ処理装置およびＶＯＣ処理装置用のカートリッジを提供する。
【解決手段】 排ガスに含まれるＶＯＣを捕集し、高周波の照射によりＶＯＣを分解して処理するＶＯＣ処理装置であって、排ガスまたは非酸化ガスのいずれか一方を導入するガス導入部と、ガス導入部に接続され、導電性を有するフェルト状繊維層とＶＯＣを吸着する吸着材を含み通気性を有する吸着材層とを交互に積層して形成される積層体を、高周波を透過する容器に収納して形成され、ガス導入部により導入される排ガスに含まれるＶＯＣを吸着する吸着部と、高周波を発生させ、発生させた高周波を吸着部まで導き、吸着部に照射する高周波照射部と、吸着部に接続され、吸着部内の処理済ガスを排出するガス排出部と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、排ガスに含まれるＶＯＣを捕集し、高周波の照射によりＶＯＣを分解して処理するＶＯＣ処理装置、およびＶＯＣ処理装置用のカートリッジに関する。

従来、排ガスの流通経路上に設けられた活性炭等により有害物質を吸着し、吸着された有害物質をマイクロ波照射で分解して排ガスを処理する装置が知られている。

たとえば、特許文献１に記載される排ガスの処理装置は、活性炭素材を有する活性炭処理塔と、活性炭に対して加熱水蒸気を送り込むボイラーと、マイクロ波によりプラズマを発生させるマイクロ波プラズマ装置とを備えている。排ガスの処理装置は、排ガスを活性炭処理塔に導入し、排ガス中の揮発性有機物質を活性炭素材に吸着させ、一定期間後、ボイラーから供給された加熱水蒸気で活性炭素材から揮発性有機物質を脱離させる。そして、生じた揮発性有機物質と加熱水蒸気を含む気体をマイクロ波プラズマ装置で分解処理することにより、排ガスを処理している。

また、特許文献２に記載される排気ガス浄化装置は、フィルタ部材と、マイクロ波発生装置を備えた再生装置とで形成されており、マイクロ波を導波管により導いて、フィルタ部材の限定された一部分に照射するように構成されている。照射により、ＮＯｘ吸収材と触媒とフィルタ部材は再生される。フィルタ部材は、分割されたハニカム部材およびこれに挟まれた緩衝材により構成され、フィルタ部材には経時的に変化するように照射が行なわれる。このようにして、排気ガス中のＮＯｘおよび粒子状物質を浄化するとともに、マイクロ波発生装置の発振器とその電源を小型化している。
特開２００１−１４９７５４号公報 特開２００２−３４９２２９号公報

しかしながら、上記のような装置では、排ガス中の有害物質を吸収する機能を向上させるためハニカム部材や活性炭が用いられているが、吸着された物質をマイクロ波照射により分解して処理する機能は向上されておらず、排ガスの処理効率が十分ではない。

たとえば、特許文献１の処理装置では、加熱水蒸気によって活性炭から揮発性有機物質を脱離する工程を経て、マイクロ波を照射するため、工程が多くなり効率が低くなる。また、加熱水蒸気による揮発性有機物質の脱離が不十分になる場合もある。また、特許文献２の排気ガス浄化装置は、マイクロ波を照射するフィルタ部材を、ハニカム部材に緩衝材を挟む構造としているが、これは熱膨張による破壊を防ぐためである。フィルタ部材は、排ガス中の有害物質を吸着しやすいように、ハニカム部材が用いられているが、マイクロ波の照射により吸着した物質を分解しやすい構造とはなっていない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、排ガス中のＶＯＣの捕集性が高く、かつマイクロ波によるＶＯＣの分解処理の効率が高いＶＯＣ処理装置およびＶＯＣ処理装置用のカートリッジを提供することを目的とする。

（１）上記の目的を達成するため、本発明に係るＶＯＣ処理装置は、排ガスに含まれるＶＯＣを捕集し、高周波の照射によりＶＯＣを分解して処理するＶＯＣ処理装置であって、排ガスまたは非酸化ガスのいずれか一方を導入するガス導入部と、前記ガス導入部に接続され、導電性を有するフェルト状繊維層とＶＯＣを吸着する吸着材を含み通気性を有する吸着材層とを交互に積層して形成される積層体を、高周波を透過する容器に収納して形成され、前記ガス導入部により導入される排ガスに含まれるＶＯＣを吸着する吸着部と、高周波を発生させ、前記発生させた高周波を前記吸着部まで導き、前記吸着部に照射する高周波照射部と、前記吸着部に接続され、前記吸着部内の処理済ガスを排出するガス排出部と、を備えることを特徴としている。

このように、本発明のＶＯＣ処理装置は、吸着部が導電性を有するフェルト状繊維層とＶＯＣを吸着する吸着材を含み通気性を有する吸着材層とを交互に積層して形成される積層体の構造を有しており、この積層体にＶＯＣを吸着する。これにより、高周波を照射したときにコロナ放電がフェルト状繊維層間に生じやすくなり、放電によるＶＯＣの分解が促進される。その結果、ＶＯＣの処理効率を向上させることができる。

（２）また、本発明に係るＶＯＣ処理装置において、前記吸着材層に含まれる吸着材は、絶縁体であることを特徴としている。

これにより、マイクロ波を照射しているときのフェルト状繊維層間の短絡が防止され、放電が生じやすくなり、放電によるＶＯＣの分解を促進することができる。

（３）また、本発明に係るＶＯＣ処理装置において、前記吸着材層に含まれる吸着材は、炭素、ゼオライト、アルミナ、シリカアルミナ、シリカチタニア、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素活性炭、シリカ、コーディエライト、アルミナジルコニア、またはアルミナ、シリカアルミナ、シリカチタニアおよびジルコニアを含む複合酸化物を含むことを特徴としている。

このように、本発明のＶＯＣ処理装置は、吸着材としてＶＯＣの吸着に優れた絶縁材料を用いている。これにより、ＶＯＣの吸着の効率が高くなり、結果としてＶＯＣの処理効率を向上させることができる。

（４）また、本発明に係るＶＯＣ処理装置において、前記吸着材層に含まれる吸着材は、導電体であって、前記フェルト状繊維層と前記吸着材層との層間には、前記吸着材による短絡を防止するためのスペーサーを更に備えることを特徴としている。

このように、本発明のＶＯＣ処理装置は、導電性を有する吸着材に対してスペーサーをフェルト状繊維層との間に挟むことにより、短絡を防止し放電を生じさせやすくすることにより、放電によるＶＯＣの分解を促進することができる。

（５）また、本発明に係るＶＯＣ処理装置において、前記吸着材層に含まれる吸着材は、多孔質Ｎｉ−Ｃｒ、アルミナＳＵＳ、またはＦｅ−Ｎｉを含むことを特徴としている。

このように、本発明のＶＯＣ処理装置は、吸着材としてＶＯＣの吸着に優れた導電性材料を用いている。これにより、ＶＯＣの吸着の効率が高くなり、結果としてＶＯＣの処理効率を向上させることができる。

（６）また、本発明に係るＶＯＣ処理装置において、前記フェルト状繊維層の各々の層間の距離は、１ｍｍ以上８ｍｍ以下であることを特徴としている。

このようにフェルト状繊維層の各々の層間の距離は、高周波の照射で短絡が生じない程度に大きく、放電が発生する程度に小さい適当な範囲内に維持される。これにより、マイクロ波の照射で放電によるＶＯＣの分解が促進され、ＶＯＣ処理の効率を高くすることができる。

（７）また、本発明に係るＶＯＣ処理装置は、前記ガス導入部に設けられ、排ガスの導入と非酸化ガスの導入とを切り換えるガス切換部と、前記ガス排出部に設けられ、前記処理済ガスのＶＯＣの含有量を計測するＶＯＣセンサと、前記ＶＯＣセンサに接続され、前記ＶＯＣセンサが計測したＶＯＣの含有量の計測値が所定値以上であるか否かを判定する判定部と、前記ガス切換部および前記高周波照射部に接続され、前記ガス切換部および前記高周波照射部を制御する制御部と、を更に備え、前記制御部は、前記ＶＯＣセンサが計測したＶＯＣの含有量の計測値が所定値以上となったときには、所定時間にわたり、非酸化ガスを導入するとともに、高周波を照射することを特徴としている。

これにより、自動かつ適切なタイミングで、ＶＯＣの吸着工程とＶＯＣの分解工程とを交互に行なうことができ、ＶＯＣ処理の効率を向上させることができる。また、将来的に大気中へのＶＯＣ排出濃度を制限された場合には、排出濃度の管理を行なうことを可能にする。

（８）また、本発明に係るＶＯＣ処理装置用のカートリッジは、上記のＶＯＣ処理装置用のカートリッジであって、高周波を透過する材料により、前記ＶＯＣ処理装置に着脱可能に形成される容器と、前記容器に収納され、導電性を有するフェルト状繊維層とＶＯＣを吸着する吸着材を含み通気性を有する吸着材層とを交互に積層して形成される積層体と、を備えることを特徴としている。

これにより、吸着部のＶＯＣの吸着性が劣化したときには、カートリッジを交換することにより簡易に吸着部の交換を行なうことができる。その結果、吸着部交換の作業効率を向上させることができる。

本発明に係るＶＯＣ処理装置によれば、吸着部が導電性を有するフェルト状繊維層とＶＯＣを吸着する吸着材を含み通気性を有する吸着材層とを交互に積層して形成される積層体の構造を有しており、この積層体にＶＯＣを吸着する。これにより、高周波を照射したときにコロナ放電がフェルト状繊維層間に生じやすくなり、放電によるＶＯＣの分解が促進される。その結果、ＶＯＣの処理効率を向上させることができる。

本発明に係るＶＯＣ処理装置用のカートリッジによれば、吸着部のＶＯＣの吸着性が劣化したときには、カートリッジを交換することにより簡易に吸着部の交換を行なうことができる。その結果、吸着部交換の作業効率を向上させることができる。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。また、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

（実施形態１）
図１は、ＶＯＣ処理装置１の平面図である。ＶＯＣ処理装置１は、ガス導入部１０、カートリッジ２０（吸着部）、ガス排出部３０、ＶＯＣセンサ３７、マイクロ波照射部４０（高周波照射部）、およびコントロールユニット５０から構成されており、ガス導入部１０から導入された排ガス中のＶＯＣをカートリッジ２０に吸着させ、マイクロ波照射部４０からマイクロ波をカートリッジ２０に照射して、吸着されたＶＯＣを分解し処理する装置である。ＶＯＣ（Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）とは、揮発性有機化合物の略称で、アルカン類、芳香族炭化水素、テルペン類、ハロカーボン類、エステル類、アルデヒド・ケトン類等の揮発性有機化合物の総称である。ＶＯＣには、ベンゼン、トルエン、キシレン、メタン、エタン、ブタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘキセン、イソプロピルアルコール、メタノール、アセトン、メチルエチルケトン、ギ酸、酢酸、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、エチルアセテート、ブチルアセテート、トリクロロエチレン、１，１，１−トリクロロエタン、テトラクロロエチレン、四塩化炭素、１，１，２−トリクロロエタン、１，２−ジクロロエタン、フレオン−１２（ＣＦＣ−１２）、フレオン−１１３（ＣＦＣ−１１３）、臭化メチル、ジメチルスルフィド、メルカプタン、アンモニアが含まれる。また、これ以外にも有機ハロゲン化物質、臭気物質を含むが、これらに限定されるものではない。

図１に示すように、ガス導入部１０は、排ガス導入管１１、排ガス用バルブ１２、窒素ガス導入管１３、窒素ガス用バルブ１４、ガス流通管１６、継ぎ手管１７、および継ぎ手部材１８から構成されている。ガス切換部１５は、排ガス用バルブ１２および窒素ガス用バルブ１４から構成されている。

排ガス導入管１１は、排ガスの発生場所まで敷設されており、吸入された排ガスをカートリッジ２０まで流通させる。排ガスの発生場所には、たとえば工場や建築の現場等がある。排ガスの発生場所では、吸入用のポンプ等を用いて、排ガスを排ガス導入管１１に吸入する。排ガス用バルブ１２は、排ガス導入管１１に設けられており、開閉することにより排ガスの流通を制御することが可能になっている。排ガス用バルブ１２の開閉は電気的に制御される。

窒素ガス導入管１３は、窒素ガスボンベに接続されており、窒素ガスをカートリッジ２０まで供給する。窒素ガス用バルブ１４は、窒素ガス導入管１３に設けられており、開閉することにより窒素ガスの流通を制御することが可能になっている。窒素ガス用バルブ１４の開閉は電気的に制御される。なお、窒素ガス導入管１３により導入される窒素ガスは、非酸化ガスとして、マイクロ波照射時の雰囲気に用いられる。非酸化ガスとは、広く酸素を含まないガスをいう。ＶＯＣ処理装置１に用いられる非酸化ガスは、マイクロ波照射時に吸着材等の酸化を起こさないものであれば、不活性ガス等でもよく、窒素ガスに限定されない。特に、カートリッジ２０内部に炭素を材料とする部材がある場合には、酸化により部材が消失するため、マイクロ波照射時に非酸化ガスの雰囲気とする必要性が高い。

ガス流通管１６、継ぎ手管１７および継ぎ手部材１８は、排ガス導入管１１および窒素ガス導入管１３とカートリッジ２０とを接続し、排ガスまたは窒素ガスをカートリッジ２０に導入する。カートリッジ２０は、ガス導入部１０とガス排出部３０との間に着脱可能に設置され、吸着部として排ガス中に含まれるＶＯＣを吸着する。これにより、カートリッジ２０のＶＯＣの吸着性が劣化したときには、カートリッジ２０を交換することにより簡易に吸着部の交換を行なうことができる。その結果、吸着部交換の作業効率を向上させることができる。

３３およびポンプ３５から構成されている。継ぎ手部材３１および継ぎ手管３２は、カートリッジ２０とガス排出管３３とを接続している。ガス排出管３３は、カートリッジ２０でＶＯＣを吸着した残りのガスまたは分解処理されたＶＯＣを含む窒素ガスを排出する。ポンプ３５は、ガス排出管３３に設けられ、ガスの排出を促す。ポンプ３５は、その動作を電気的に制御可能となっている。

ＶＯＣセンサ３７は、ガス排出管３３に設けられており、排ガス中のＶＯＣの含有量を計測する。ＶＯＣセンサ３７は、有機物を吸収する高分子薄膜と光学式センシング技術により、ＶＯＣをｐｐｍレベルで高感度検出するセンサである。ＶＯＣセンサ３７は、発光ダイオード等の光源と、高屈折率のＳｉ基板上に高分子薄膜をコーティングしたセンサチップと、フォトダイオードを備える光検知器とから、フローセル型に構成されている。高分子薄膜は、大気中のＶＯＣ成分と接触すると、これを吸収して膨潤する性質を有しており、ＶＯＣ成分の含有量に依存してその膜厚と屈折率が変化する。ＶＯＣセンサ３７は、この高分子薄膜の変化を利用して干渉増幅反射法（ＩＥＲ法）によりＶＯＣ含有量を検出する。干渉増幅反射法とは、２つの界面からの反射光の強度が干渉により変化するのを利用して、膜厚を測定する方法である。光検知器のフォトダイオードは、反射光を受光してその強度を測定し、電気信号に変換して出力する。なお、ＶＯＣセンサ３７としては、上記のセンサ以外にも熱伝導度センサ、電気抵抗式センサ等を用いてもよい。対象となるＶＯＣにより、各センサを使い分けることが好ましい。

マイクロ波照射部４０（高周波照射部）は、マイクロ波発振器４１、インピーダンス整合器４２、導波管４３および共振容器４５から構成されている。マイクロ波発振器４１は、高圧電源およびマグネトロンから成る高周波電源を備え、電圧の印加によりマイクロ波を発生させる。インピーダンス整合器４２は、共振容器４５内でマイクロ波の共振を生じさせるための機器であり、マイクロ波発振器４１と導波管４３との間に設けられている。なお、マイクロ波発振器４１とインピーダンス整合器４２との間には、アイソレータを設け、途中で反射して戻ってくるマイクロ波を阻止する構成としてもよい。

導波管４３は、インピーダンス整合器４２と共振容器４５とを接続し、発振されたマイクロ波を共振容器４５に導入する管である。共振容器４５は、カートリッジ２０を囲む円筒形状の容器であり、マイクロ波を共鳴させて、カートリッジ２０へ効率のよい照射を行なう。なお、高周波照射部として照射する高周波は、マイクロ波に限定されるものではなく、たとえば１３．５６ＭＨｚの高周波であってもよい。

コントロールユニット５０は、排ガス用バルブ１２、窒素ガス用バルブ１４、ポンプ３５、ＶＯＣセンサ３７、およびマイクロ波照射部４０に接続しており、各部分の制御およびＶＯＣ含有量の計測を行なう。また、コントロールユニット５０は、操作を受付け、記録や表示も行なう。

図２は、共振容器４５周辺の内部構造を示す断面図、図３は、カートリッジ２０の断面図である。図２に示すように、共振容器４５の内部では、カートリッジ２０の一方が、継ぎ手部材１８により継ぎ手管１７に連結されている。カートリッジ２０の他方は、継ぎ手部材３１により継ぎ手管３２に連結されている。図２の構造では、一方で継ぎ手管１７およびカートリッジ２０が継ぎ手部材１８に螺合し、他方で共振容器４５および継ぎ手管３２が継ぎ手部材３１に螺合し、固定されている。図２は、カートリッジ２０とガス導入部１０およびガス排出部３０とを連結しつつ、カートリッジ２０を共振容器４５の内部に固定する構造の一例を示しているが、各部を連結する構造は、このような構造に限られるわけではない。

カートリッジ２０は、ＶＯＣを吸着する内部の積層体とそれを覆う容器とから構成されている。カートリッジ２０の積層体は、炭素のフェルト状繊維層２５および活性炭で形成される吸着材層２６が交互に積層されて形成されている。このような構造により、高周波を照射したときにコロナ放電がフェルト状繊維層２５の間に生じやすくなり、放電によるＶＯＣの分解が促進される。その結果、ＶＯＣの処理効率を向上させることができる。

フェルト状繊維層２５は、炭素繊維で構成されており、導電性を有する。炭素繊維は、いわゆるカーボンフェルトであり、グラファイト構造の炭素が積み重なり長い繊維となったものである。フェルト状繊維層２５としては、８００℃以上で焼成されたカーボンフェルトが用いられる。これにより、結晶性の高いカーボンフェルトが形成され、カーボンフェルトの導電性が高くなり、マイクロ波照射時に放電が生じやすくなる。なお、焼成温度が高いカーボンフェルトほど、ＶＯＣの分解性能が高くなる。したがって、焼成温度が高いカーボンフェルトを用いる場合には、低出力または短時間のマイクロ波であっても、ＶＯＣ処理装置１は、一定の分解量を達成することができる。ただし、焼成温度が高いカーボンフェルトは高価であるため、２０００℃〜２５００℃で焼成されたカーボンフェルトを用いるのが好ましい。フェルト状繊維層２５の表面積は、大きいほど放電を生じさせるための静電容量が大きくなるため好適である。

フェルト状繊維層２５の層間の間隔は、１ｍｍ以上８ｍｍ以下である。このようにフェルト状繊維層２５の各々の層間の距離は、高周波の照射で短絡が生じない程度に大きく、放電が発生する程度に小さい適当な範囲内に維持されている。これにより、マイクロ波の照射で放電によるＶＯＣの分解が促進され、ＶＯＣ処理の効率を高くすることができる。特に、上記の層間の間隔は、１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。なお、フェルト状繊維層２５は、スポンジ状であってもよく、炭素以外に金属や導電性セラミックス等の導電体により形成されていてもよい。他の材料の導電性は、８００℃以上で焼成されたカーボンフェルトの導電率以上の導電率を有していれば、十分である。

吸着材層２６は、通気性を有する粒状または粉末状の活性炭により構成されている。この活性炭は、無定形炭素（アモルファス炭素）から形成されており、広範囲にわたる規則的な格子構造を有しておらず、不規則な構造を含んでいる。したがって、活性炭は、導電性を有していない。吸着材層２６は、３次元網目状であってもよい。吸着材層２６に含まれる吸着材は、炭素（活性炭）以外に、ゼオライト、アルミナ、シリカアルミナ、シリカチタニア、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、シリカ、コーディエライト、アルミナジルコニア、またはアルミナ、シリカアルミナ、シリカチタニアおよびジルコニアを含む複合酸化物等の絶縁体であってもよい。このように絶縁体を材料とするため、マイクロ波を照射しているときのフェルト状繊維層２５の間の短絡が防止され、放電が生じやすくなり、放電によるＶＯＣの分解を促進することができる。また、上記のように吸着材としてＶＯＣの吸着に優れた絶縁材料を吸着材層２６に用いている。これにより、ＶＯＣの吸着の効率が高くなり、結果としてＶＯＣの処理効率を向上させることができる。

カートリッジ２０の容器は、石英製であり、筒状の容器本体２３と、その容器本体２３の両端を塞ぐ蓋部２１および２２とから構成されている。石英製とすることにより、マイクロ波の透過率を高くすることができる。容器本体２３と蓋部２１および２２とには、互いに螺合するように溝が形成されており、容器本体２３の両端に蓋部２１および２２をそれぞれ螺合させることで固定されている。蓋部２１および２２には、それぞれガスを流通させるための流通孔２１ａ、２２ａが設けられている。また、蓋部２２には、継ぎ手部材１８に螺合する溝２２ｂが形成されている。なお、容器本体２３、蓋部２１および２２は、高周波を透過するアルミナ等のセラミックスまたはポリ四フッ化エチレン等の樹脂から形成されてもよく、材料は石英に限定されない。

図４は、コントロールユニット５０の電気的構成を示すブロック図である。コントロールユニット５０は、制御部５１、判定部５２、表示部５３、操作部５４、記憶部５５、および入出力インターフェース５６から構成されている。コントロールユニット５０は、専用の装置であってもよいが、たとえば汎用のＰＣであってもよい。コントロールユニット５０の動作はプログラムを実行することにより行なわれる。

制御部５１は、コントロールユニット５０の各部を制御する。制御部５１は、ポンプ３５を制御し、ＶＯＣ処理装置１の運転開始時には排ガスを導入する。また、制御部５１は、判定部５２が、計測したＶＯＣの含有量の計測値が所定値以上となったと判定したときには、ガス切換部１５を制御し、窒素ガスを導入する。所定値とは、たとえば、排出規制値の８０％を示す値である。また、制御部５１は、マイクロ波照射部４０を制御し、窒素ガスの導入後に所定時間マイクロ波を照射する。所定時間とは、設定により決められた時間であり、たとえば９０秒である。このように、コントロールユニット５０により自動かつ適切なタイミングで、ＶＯＣの吸着工程とＶＯＣの分解工程とを交互に行なうことができ、ＶＯＣ処理の効率を向上させることができる。また、将来的に大気中へのＶＯＣ排出濃度を制限された場合には、排出濃度の管理を行なうことを可能にする。

制御部５１は、ＣＰＵにより構成されている。ＶＯＣ含有量の所定値およびマイクロ波を照射する所定時間は、操作によりあらかじめ設定される値である。なお、制御部５１の解析により適当な値を自動で設定することとしてもよい。また、ＶＯＣ含有量は、ＶＯＣ濃度等、ＶＯＣ含有量から導かれる値であってもよい。

判定部５２は、入出力インターフェース５６を介して信号を受信し、ＶＯＣセンサ３７が計測したＶＯＣの含有量の計測値が所定値以上であるか否かを判定する。所定値以上である場合には、結果を制御部５１に送出する。判定部５２は、ＣＰＵにより構成されている。

表示部５３は、液晶ディスプレイにより構成され、装置使用者の操作結果を表示する。また、表示部５３は、ＶＯＣ処理装置１がＶＯＣの吸収工程にあるか、マイクロ波の照射工程にあるかを表示し、ＶＯＣセンサ３７により計測されたＶＯＣ含有量や各部の制御状況を表示する。なお、表示部５３は、液晶ディスプレイ以外にＣＲＴディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤ表示器またはプラズマディスプレイであってもよい。

操作部５４は、キーボード、ポインティングデバイス、ボタン等により構成され、装置使用者の操作を受付ける。操作には、ＶＯＣ含有量の所定値やマイクロ波照射の所定時間の設定操作がある。ＶＯＣ吸収およびマイクロ波照射の工程の切換えは、制御部５１により自動で行なわれるが、ＶＯＣ処理装置１の運転開始および運転終了は、操作部５４への操作により行なわれる。

記憶部５５は、あらかじめ制御部５１等を動作させるプログラムを格納し、設定されたＶＯＣ含有量の所定値やマイクロ波照射の所定時間を記憶する。ＶＯＣセンサ３７により計測されたＶＯＣ量を記憶し、その他、制御状況や履歴等を記憶する。また記憶部５５は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリ、ハードディスク等の外部記憶装置により構成される。入出力インターフェース５６は、コントロールユニット５０とその外部の機器との間で信号や情報の入出力を行なうインターフェースである。

次に、上記のように構成されるＶＯＣ処理装置１の動作を説明する。図５は、ＶＯＣ処理装置１の特徴的な動作を示すフローチャートである。

まず、コントロールユニット５０の操作部５４が運転開始の操作を受付けて、ＶＯＣ処理装置１は、運転を開始する。初期状態では、２つのバルブは両方とも閉じられているものとする。運転を開始すると、制御部５１は排ガス用バルブ１２を開け、ポンプ３５を起動する。このようにして、排ガスをＶＯＣ処理装置１に導入する（ステップＳ１）。同時に、ＶＯＣセンサ３７を起動し、ガス排出部３０において排出されるガスのＶＯＣ含有量の計測を始める。

次に、制御部５１は、終了操作があったか否かを判定する（ステップＳ２）。終了操作がなかった場合には、判定部５２は、ＶＯＣセンサ３７の計測するＶＯＣ濃度が所定値以上か否かを判定する（ステップＳ３）。所定値未満の場合には、ステップＳ２に戻る。所定値以上の場合には、制御部５１は、排ガス用バルブ１２を閉じて、窒素ガス用バルブ１４を開ける（ステップＳ４）。その結果、カートリッジ２０には、窒素ガスが流入し、カートリッジ２０内部は窒素ガス雰囲気となる。

次に、制御部５１は、マイクロ波照射部４０の制御を行ない、カートリッジ２０へのマイクロ波の照射を開始する（ステップＳ５）。制御部５１は、所定時間経過したか否かを判定し（ステップＳ６）、所定時間経過していないときには、ステップＳ６に戻る。所定時間を経過しているときには、制御部５１はマイクロ波の照射を終了する（ステップＳ７）。そして、制御部５１は、窒素ガス用バルブ１４を閉じ、排ガス用バルブ１２を開け（ステップＳ８）、ステップＳ２に戻る。

一方、ステップＳ２において終了操作があったときには、制御部５１は停止制御を行ない、ＶＯＣ処理装置１は運転を終了する。

（実施形態２）
上記の実施形態では、カートリッジ２０の吸着材層２６は、絶縁体により形成されているが、導電体により形成されていてもよい。ただし、その場合には、隣接するフェルト状繊維層２５の間で短絡が生じないように、吸着材層とフェルト状繊維層２５との間に絶縁体のスペーサーを挟む必要がある。

図６は、導電体の吸着材層６２の両側に絶縁体のスペーサー６１を設けたカートリッジ２０の断面図である。スペーサー６１により、フェルト状繊維層２５と吸着材層６２とが近接せず、短絡が防止されている。このように、導電性を有する吸着材に対してスペーサー６１をフェルト状繊維層２５との間に挟むことにより、短絡を防止し放電を生じさせやすくしている。その結果、放電によるＶＯＣの分解を促進することができる。

吸着材層６２は、スポンジ形状等の３次元網目構造を有する。吸着材層６２は、たとえば導電性セラミックス、金属触媒、またはリン酸カルシウム等の吸着材により形成される。ＶＯＣ吸着に特に適した材料として、多孔質Ｎｉ−Ｃｒ、アルミナＳＵＳ、またはＦｅ−Ｎｉが挙げられる。このように、吸着材としてＶＯＣの吸着に優れた導電性材料を用いられることにより、ＶＯＣの吸着の効率が高くなり、結果としてＶＯＣの処理効率を向上させることができる。スペーサー６１は、アルミナまたは石英等によりリング状に形成されている。

実際に、ＶＯＣ処理装置１を作製し、排ガス処理の効率性を検証する実験を行なった。カートリッジ（吸着部）の容器には、内径１２ｍｍで、容積５０ｍｌのパイレックス（登録商標）のガラスチューブを用いた。各フェルト状繊維層として、カーボンフェルト１ｇ、各吸着材層として粒状活性炭５ｇを用い、破砕したカーボンフェルトを詰めた後、粒状活性炭を詰めることを繰り返してカートリッジを作製した。

実際に、ＶＯＣ処理装置１を作製し、排ガス処理の効率性を検証する実験を行なった。カートリッジ（吸着部）の容器には、内径１２ｍｍで、容積５０ｍｌのパイレックス（登録商標）のガラスチューブを用いた。各フェルト状繊維層として、カーボンフェルト１ｇ、各吸着材層として粒状活性炭５ｇを用い、破砕したカーボンフェルトを詰めた後、粒状活性炭を詰めることを繰り返してカートリッジを作製した。カーボンフェルトにより構成される各層の間隔は、１ｍｍとした。

このように構成されたカートリッジに、トルエン２００ｐｐｍ／空気を排ガスとして１００ｍｌ／ｍｉｎで９０分間流しトルエンを吸着させた。最初の２０分間は、カートリッジを通過したガスからトルエンは検出されなかった。その後、カートリッジを通過したガスのトルエンの濃度は、徐々に増加して、９０分後、約７０ｐｐｍ／空気であった。

吸着工程の後、窒素ガスを１００ｍｌ／ｍｉｎでカートリッジに流すとともに、９０秒間、２５０Ｗのマイクロ波をカートリッジに照射した。その後、再度トルエン２００ｐｐｍ／空気を排ガスとして１００ｍｌ／ｍｉｎで流したところ、カートリッジを通過したガスからトルエンは検出されなかった。このように、ＶＯＣ処理装置１がＶＯＣ処理に高い効率性を有することが実証された
なお、以上に示す実施形態では、ＶＯＣ処理装置は、コントロールユニット５０によりＶＯＣの吸収工程とマイクロ波の照射工程とを切り換えるが、切り換えの両方またはいずれか一方を手動で行なってもよい。その場合には、経験や時間管理により切り換えを行なうことができる。さらに、コントロールユニット５０を設けずに各部の制御をすべて装置使用者が行なうこととしてもよい。たとえば、９０分間、ＶＯＣの吸着処理を行なったら、その後９０秒間マイクロ波を照射することとしてもよい。

また、以上に示す実施形態では、吸着部として着脱可能なカートリッジを用いているが、必ずしも吸着部がカートリッジである必要はない。このように、以上に示す実施形態は一例であり、本発明を限定するものではない。

本発明に係るＶＯＣ処理装置の平面図である。 共振容器の周辺の断面図である。 本発明に係るＶＯＣ処理装置用のカートリッジの第１の実施形態を示す断面図である。 コントロールユニットの電気的構成を示すブロック図である。 本発明に係るＶＯＣ処理装置用の動作を示すブロック図である。 本発明に係るＶＯＣ処理装置用のカートリッジの第２の実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１ ＶＯＣ処理装置
１０ ガス導入部
１１ 排ガス導入管
１２ 排ガス用バルブ
１３ 窒素ガス導入管
１４ 窒素ガス用バルブ
１５ ガス切換部
１６ ガス流通管
１７ 継ぎ手管
１８ 継ぎ手部材
２０ カートリッジ
２１、２２ 蓋部
２１ａ、２２ａ 流通孔
２２ｂ 溝
２３ 容器本体
２５ フェルト状繊維層
２６ 吸着材層
３０ ガス排出部
３１ 継ぎ手部材
３２ 継ぎ手管
３３ ガス排出管
３５ ポンプ
３７ ＶＯＣセンサ
４０ マイクロ波照射部
４１ マイクロ波発振器
４２ インピーダンス整合器
４３ 導波管
４５ 共振容器
５０ コントロールユニット
５１ 制御部
５２ 判定部
５３ 表示部
５４ 操作部
５５ 記憶部
５６ 入出力インターフェース
６１ スペーサー
６２ 吸着材層

Claims (8)

1. 排ガスに含まれるＶＯＣを捕集し、高周波の照射によりＶＯＣを分解して処理するＶＯＣ処理装置であって、
   排ガスまたは非酸化ガスのいずれか一方を導入するガス導入部と、
   前記ガス導入部に接続され、導電性を有するフェルト状繊維層とＶＯＣを吸着する吸着材を含み通気性を有する吸着材層とを交互に積層して形成される積層体を、高周波を透過する容器に収納して形成され、前記ガス導入部により導入される排ガスに含まれるＶＯＣを吸着する吸着部と、
   高周波を発生させ、前記発生させた高周波を前記吸着部まで導き、前記吸着部に照射する高周波照射部と、
   前記吸着部に接続され、前記吸着部内の処理済ガスを排出するガス排出部と、を備えることを特徴とするＶＯＣ処理装置。
2. 前記吸着材層に含まれる吸着材は、絶縁体であることを特徴とする請求項１記載のＶＯＣ処理装置。
3. 前記吸着材層に含まれる吸着材は、炭素、ゼオライト、アルミナ、シリカアルミナ、シリカチタニア、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、シリカ、コーディエライト、アルミナジルコニア、またはアルミナ、シリカアルミナ、シリカチタニアおよびジルコニアを含む複合酸化物を含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載のＶＯＣ処理装置。
4. 前記吸着材層に含まれる吸着材は、導電体であって、
   前記フェルト状繊維層と前記吸着材層との層間には、前記吸着材による短絡を防止するためのスペーサーを更に備えることを特徴とする請求項１記載のＶＯＣ処理装置。
5. 前記吸着材層に含まれる吸着材は、多孔質Ｎｉ−Ｃｒ、アルミナＳＵＳ、またはＦｅ−Ｎｉを含むことを特徴とする請求項４記載のＶＯＣ処理装置。
6. 前記フェルト状繊維層の各々の層間の距離は、１ｍｍ以上８ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項５記載のいずれかに記載のＶＯＣ処理装置。
7. 前記ガス導入部に設けられ、排ガスの導入と非酸化ガスの導入とを切り換えるガス切換部と、
   前記ガス排出部に設けられ、前記処理済ガスのＶＯＣの含有量を計測するＶＯＣセンサと、
   前記ＶＯＣセンサに接続され、前記ＶＯＣセンサが計測したＶＯＣの含有量の計測値が所定値以上であるか否かを判定する判定部と、
   前記ガス切換部および前記高周波照射部に接続され、前記ガス切換部および前記高周波照射部を制御する制御部と、を更に備え、
   前記制御部は、前記ＶＯＣセンサが計測したＶＯＣの含有量の計測値が所定値以上となったときには、所定時間にわたり、非酸化ガスを導入するとともに、高周波を照射することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のＶＯＣ処理装置。
   ＶＯＣ処理装置。
8. 請求項１記載のＶＯＣ処理装置用のカートリッジであって、
   高周波を透過する材料により、前記ＶＯＣ処理装置に着脱可能に形成される容器と、
   前記容器に収納され、導電性を有するフェルト状繊維層とＶＯＣを吸着する吸着材を含み通気性を有する吸着材層とを交互に積層して形成される積層体と、を備えることを特徴とするＶＯＣ処理装置用のカートリッジ。

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