JP2008279378A

JP2008279378A - Ｖｏｃ冷却回収装置

Info

Publication number: JP2008279378A
Application number: JP2007126509A
Authority: JP
Inventors: Koichi Ota; 浩一太田; Masuo Yoshioka; 万寿男吉岡
Original assignee: Orion Machinery Co Ltd
Current assignee: Orion Machinery Co Ltd
Priority date: 2007-05-11
Filing date: 2007-05-11
Publication date: 2008-11-20

Abstract

【課題】冷却装置の断熱を小型で効率よく行える構造のＶＯＣ冷却回収装置を提供する。
【解決手段】高温側回路３３と低温側回路３４とがカスケードコンデンサ３６を介して熱的に接続されてなる二元冷凍機３２と、第1の密閉容器内に高温側回路３３の蒸発器４６が配置され、導入されるＶＯＣガスを予備冷却するプレクーラー６０と、第２の密閉容器内に低温側回路３４の蒸発器５６が配置されたメインクーラー６２と、プレクーラー６０からメインクーラー６２へＶＯＣガスを流通させるガス流通管６７とを具備し、メインクーラー６２の第２の密閉容器１２０は、低温側回路３４の蒸発器５６が配置される蒸発器配置部１２２の周囲に、ガス流通管６７に連通したＶＯＣガスの流通路１２８，１３０が設けられ、流通路１２８，１３０を通ったＶＯＣガスが蒸発器配置部１２２内に導入されることを特徴としている。
【選択図】図２

Description

本発明は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）が気体となっている場合において、このＶＯＣガスを液化して回収するための冷却回収装置に関する。

ＶＯＣは、揮発性を有しており大気中で気体状となる有機化合物であり、トルエン、キシレン、酢酸エチル、デカン等様々な物質が該当する。
気体状となったＶＯＣを含むＶＯＣガスは、塗装関係の施設、接着剤を乾燥させる施設、印刷関係の施設、化学製品の製造施設、工業用洗浄施設など様々な施設において排出されている。しかしながらＶＯＣは、浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）や、光化学オキシダントの原因物質であり、大気汚染防止の観点から、近年その排出が抑制されるように求められている。

そこで、排出されるＶＯＣガスを回収するために、ＶＯＣガスを冷却して凝縮液化させるためのガス回収装置が従来より知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
以下、図５に基づいて、特許文献１及び特許文献２に示されているようなガス回収装置の構成を説明する。
ガス回収装置１０は、密閉容器として構成された冷却装置１１と、冷凍機１２とを有している。回収すべきガスは流通管１３を流通して冷却装置１１の内部に導入される。冷却装置１１内には第１コイル１４及び第２コイル１５の２つのコイルが配置されている。

冷凍機１２には、冷媒が流通する冷媒流通管１７に圧縮機１６と、凝縮器１８とが設けられている。また、凝縮器１８と第１のコイル１４との間には、膨張器１９が設けられており、凝縮器１８から延出される冷媒流通管１７は、膨張器１９の手前で分岐して分岐管２１が接続されており、分岐管２１には、膨張器２０と第２コイル１５が設けられている。
第２コイル１５の下流側の分岐管２１はエジェクタ２２の吸引部に接続されており、第２コイル１５はエジェクタ２２により負圧となり、第１コイル１４よりも低温となる。

実開平６−２９６０３号公報（図２等）特開平７−２６０３４５号公報（図２等）

上述したような従来のガス回収装置では、冷却装置の断熱構造が十分ではなく、冷却効率が悪いという課題があった。
また、冷却装置内の温度を−５０℃程度にまで下げる場合には、断熱構造としてかなり大きな断熱材を冷却装置に装着しなくてはならず、装置全体が大型化してしまうと言う課題もあった。

そこで本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、冷却装置の断熱を小型で効率よく行える構造のＶＯＣ冷却回収装置を提供することにある。

すなわち、本発明にかかるＶＯＣ冷却回収装置によれば、気体となっているＶＯＣを含むＶＯＣガスから、ＶＯＣを液化させて回収するＶＯＣ冷却回収装置であって、第1の冷媒で冷却される高温側回路と第２の冷媒で冷却される低温側回路とがカスケードコンデンサを介して熱的に接続されてなる二元冷凍機と、第１の密閉容器内に前記高温側回路の蒸発器が配置されてなり、導入されるＶＯＣガスを予備冷却するプレクーラーと、第２の密閉容器内に前記低温側回路の蒸発器が配置されてなり、予備冷却されたＶＯＣガスを冷却するメインクーラーと、前記プレクーラーへＶＯＣガスを導入させるガス導入管と、前記プレクーラー内で予備冷却されて排出されたＶＯＣガスを前記メインクーラーへ導入させるガス流通管と、前記メインクーラーでＶＯＣが回収された残りのガスをメインクーラーから排出させるガス排出管と、前記プレクーラー及び前記メインクーラーの下部に設けられたドレンポートと、前記プレクーラー及び前記メインクーラーの各ドレンポートに接続され、前記プレクーラー及び前記メインクーラーにおいて液化されたＶＯＣを流通させるドレン回収管と、該ドレン回収管に接続されており、回収したＶＯＣを貯留する回収槽とを具備し、前記メインクーラーの第２の密閉容器は、前記低温側回路の蒸発器が配置される蒸発器配置部の周囲に、前記ガス流通管に連通したＶＯＣガスの流通路が設けられ、該流通路を通ったＶＯＣガスが前記蒸発器配置部内に導入されることを特徴としている。
この構成を採用することによって、二元冷凍機の低温側回路に設けられて極めて低温になるメインクーラーにおいて、第２の密閉容易の外周においてＶＯＣガスを流通させるので、このＶＯＣガスによって断熱効果をもたらすことができる。このため、特に大型の断熱部材等を用いることなく、比較的小型で断熱効率のよいメインクーラーとすることができる。

また、前記第２の密閉容器のＶＯＣガスの流通路は、外側に配置された外側流通路と、該外側流通路の流通方向の先端部から折り返されるようにして内側に形成され、ＶＯＣガスが外側流通路内の流通方向と反対方向に流れるように設けられた内側流通路とからなることを特徴としてもよい。
この構成によれば、導入されるＶＯＣガスを往復させて断熱構造を構成するので、断熱効率を簡易な構成で極めて良くすることができる。

また、前記ＶＯＣガスの流通路内には、ＶＯＣガスが蛇行して流通するように邪魔板が設けられていることを特徴としてもよい。
この邪魔板は、熱交換のフィンとして作用し、流通路内のＶＯＣガスと蒸発器配置部との間で予め熱交換して冷却させておくことができる。また、ＶＯＣガスが蛇行して流通することにより、ＶＯＣガスと密閉容器との間での接触面積を増加させるので、熱交換効率を高めることができる。

さらに、前記第２の密閉容器は、断面が円形の筒状に形成され、前記蒸発器配置部に配置される蒸発器は、前記第２の冷媒が流通する熱交換用パイプと、熱交換用パイプに装着され、ＶＯＣガスの流通方向に沿って徐々に大径となるように形成されている複数枚のフィンとを有することを特徴としてもよい。
この構成によれば、蒸発器におけるＶＯＣガスの接触面積は徐々に大きくなるように設けられる。したがって、ＶＯＣガスが最初に接触する径の小さいフィンにＶＯＣガス中の水分を霜となって付着させるようにでき、この霜によって水分が除去されたＶＯＣガスは、径の大きいフィンに接触する。つまり、水分が除去されたＶＯＣガスは、大径のフィンに接触することで熱交換効率を高めることができる。

さらに、前記蒸発器は、中心に連通穴が形成されているフィンと、中心に連通穴が形成されていないフィンとが交互に配置されていることを特徴としてもよい。
この構成によって、ＶＯＣガスは、連通穴が形成されているフィンでは中心の連通穴を流通し、連通穴が形成されていないフィンではフィンの周縁部の外側を流通するので、ＶＯＣガスは蛇行しながら排出方向に向かい、フィンに対する接触面積を増加させることにより、冷却効率を高めることができる。

また、前記蒸発器は、複数のフィンのうちのいずれか２以上のフィンが、蒸発器の取り付け用フィンとして、それぞれ前記第２の密閉容器の内壁面のうちの異なる箇所に取り付けられるように設けられていることを特徴としてもよい。
この構成によれば、取り付け用フィンによって蒸発器が密閉容器内に固定されるとともに、２以上の取り付け用フィンが密閉容器に取り付けられている箇所がそれぞれ異なっているので、ＶＯＣガスは取り付け用フィンに遮られて通過できない箇所と、通過できる箇所とができる。このため、ＶＯＣガスは蛇行しながら排出方向に向かい、フィンに対する接触面積を増加させることにより、冷却効率を高めることができる。

なお、メインクーラーに設けられたドレンポートは、前記蒸発器配置部に連通する第１のドレンポートと、前記内側流通路に連通する第２のドレンポートと、前記外側流通路に連通する第３のドレンポートとを含むことを特徴としてもよい。
この構成によれば、ＶＯＣが各流通路内で液化してしまった場合であっても確実に回収することができる。

本発明にかかるＶＯＣ冷却回収装置によれば、比較的小型で断熱効率のよいメインクーラーによって、ＶＯＣガスを極めて低温まで冷却することができる。このため、低コストで効率よくＶＯＣの回収効率を上げることができる。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１に本発明のＶＯＣ冷却回収装置の全体構成を示す。
本実施形態のＶＯＣ冷却回収装置３０は、二元冷凍機３２を用いており、ＶＯＣガスを二元冷凍機３２の高温側回路３３で予備冷却したのちにさらに低温側回路３４で冷却させることにより、効率よくＶＯＣを凝縮液化できる。

まず、二元冷凍機３２の構成について説明する。
二元冷凍機３２は、高温側回路３３と低温側回路３４とがカスケードコンデンサ３６によって熱的に接続されることにより構成されている。
高温側回路３３は、高温側圧縮機（コンプレッサー）３８と、高温側凝縮器４０と、高温側減圧弁４３と、カスケードコンデンサを構成する第1の高温側蒸発器４４とを備えており、これらの各機器は高温側冷媒が流通する冷媒流通管４５によって直列に接続されている。

高温側回路３３の高温側凝縮器４０の下流側には、冷媒ドライヤ５０が設けられており、冷媒中の水分の除去を図っている。
また、高温側減圧弁４３と第１の高温側蒸発器４４との間には、冷媒流通管４５を流通する冷媒の流量を調節する制御バルブ３７が設けられている。

また、高温側回路３３は、第1の高温側蒸発器４４と並列となるように第２の高温側蒸発器４６を設けている。第1の高温側蒸発器４４と第２の高温側蒸発器４６は、高温側圧縮機３８及び高温側凝縮器４０を共通に用いるようにしており、第２の高温側蒸発器４６は、冷媒流通管４５の高温側圧縮機３８に接続している部位と、冷媒流通管４５の高温側凝縮器４０に接続している部位との間で分岐する分岐管４９に設けられている。
分岐管４９には第２の高温側減圧弁４３が設けられている。分岐管４９の高温側減圧弁４３と第２の高温側蒸発器４６の間には、分岐管４９を流通する冷媒の流量を調節する制御バルブ３９が設けられている。

本実施形態における高温側凝縮器４０にはファン３５が設けられており、ファンによって導入された外気によって冷媒が冷却されて凝縮されるように設けられている。
このような構成を有する高温側回路３３では、高温における特性が優れた冷媒を使用している。

次に、低温側回路３４の構成について説明する。
低温側回路３４は、低温側圧縮機（コンプレッサー）５１と、カスケードコンデンサ３６を構成する低温側凝縮器５２と、低温側減圧弁５４と、低温側蒸発器５６とを備えており、これらの各機器は低温側冷媒が流通する冷媒流通管５５によって接続されている。また、低温側回路３４の低温側凝縮器５２の下流側には、冷媒ドライヤ５７が設けられており、冷媒中の水分の除去を図っている。
また、低温側圧縮機５１と低温側凝縮器５２の間には、オイルセパレータ５９が設けられている。オイルセパレータ５９は、低温側圧縮機５１から生じたオイルが他の機器へ流入しないように、オイルを分離して低温側圧縮機５１に戻すようにしている。

カスケードコンデンサ３６内には、カスケードコンデンサ３６内の温度を検出する温度センサ５３が設けられている。
温度センサ５３には、制御部５８が接続されている。制御部５８は、高温側圧縮機３８及び低温側圧縮機５１の動作を制御可能に設けられており、検出したカスケードコンデンサ３６内の温度が、予め設定しておいた所定の温度になるように制御する。具体的に、カスケードコンデンサ３６内の温度は、―１０℃程度になるように制御される。

続いてＶＯＣガスの流通経路について説明する。
まず、高温側回路３３の第1の高温側蒸発器４６は、密閉容器内に配置され、ＶＯＣガスを予備冷却するプレクーラー６０を構成する。ＶＯＣガスを予備冷却することで、ＶＯＣガス中に含まれる水分を霜として付着させることにより、水分を除去することができる。
低温側回路３４の低温側蒸発器５６も密閉容器内に配置され、ＶＯＣを液化させるメインクーラー６２を構成する。

回収すべきＶＯＣは、ＶＯＣの発生源（図示せず）に接続されているガス導入管６４内を流通して、ＶＯＣ冷却回収装置３０内に導入されるように設けられる。ガス導入管６４には、ブロワ６６と制御バルブ６８が設けられており、ブロワ６６によってＶＯＣガスをガス導入管６４内に送り込むようにしている。ガス導入管６４に送り込まれたＶＯＣガスは、プレクーラー６０内に導入され、予備冷却される。

プレクーラー６０とメインクーラー６２との間には、ガス流通管６７が配設され、プレクーラー６０で予備冷却されたＶＯＣガスが、ガス流通管６７を通ってメインクーラー６２内へ導入される。
なお、メインクーラー６２には、ＶＯＣが分離された残りのガスを排出するためのガス排出管７１が配設されている。このように、ＶＯＣガスは、プレクーラー６０とメインクーラー６２の双方を通過して２段階にわたって冷却され、その後ＶＯＣが除去されてガス排出管７１から排気される。また、ガス排出管７１の端部には、排気出口６５が設けられている。
さらに、ガス排出管７１には、排気出口６５を閉塞するための出口閉塞バルブ７０が設けられている。

ガス流通管６７の周囲には、周囲の温度を遮断して流通するＶＯＣガスの低温状態を維持できるように、断熱部材９１が設けられている。例えば、ガス流通管６７の周囲に断熱材を巻き付けるようにして断熱部材９１を構成しても良い。
なお、本実施形態では、ガス導入管６４の一部とガス排出管７１の一部にも断熱部材９１を設けるようにし、さらに冷却効率を上げるようにしている。

プレクーラー６０及びメインクーラー６２のそれぞれの下部には、ドレンポート７２、７４が設けられている。ドレンポート７２、７４はドレン回収管７６，７７を介して回収槽７８に接続されている。
プレクーラー６０及びメインクーラー６２でＶＯＣが凝縮して液化すると、液化したＶＯＣがドレン回収管７６及びドレン回収管７７を経由して回収槽７８に貯留される。回収槽７８には、回収槽７８内の空気を排気する排気管７９が設けられており、排気管７９には排気フィルター８０が取り付けられている。排気フィルター８０は、ＶＯＣを分解する触媒等が用いられている。

なお、ガス導入管６４には、デフロスト時にはデフロスト用エアを導入するようにするとよい。本実施形態におけるデフロスト用エアとしては通常の外気を採用する。
すなわち、ガス導入管６４におけるプレクーラー６０の上流側に、外気を導入させるための分岐管８２を設け、分岐管８２には分岐管８２の開閉を行う制御バルブ８４と、外気を送り込むためのブロワ８６が設けられている。

以下、本実施形態におけるＶＯＣ冷却回収装置３０の動作について説明する。
まず、ＶＯＣ冷却回収装置３０の動作前は、ガス導入管６４の制御バルブ６８と分岐管８２の制御バルブ８４は閉塞させておき、ＶＯＣガスもデフロスト用エアもガス導入管６４には流入しないようにしておく。
それから、ＶＯＣ冷却回収装置３０の動作前は、制御バルブ３７も閉塞させておき、最初はプレクーラー６０が運転しないように設けておく。

最初に、高温側圧縮機３８の電源を投入する。
高温側圧縮機３８が動作すると、高温側回路３３の冷媒が圧縮されて高温側凝縮器４０に送り込まれ、高温側凝縮器４０で圧力一定で冷媒が冷却されるとともに液化される。液化された冷媒は、高温側減圧弁４３で膨張させられて沸点を下げ、カスケードコンデンサ３６内の第1の高温側蒸発器４４において、低温側回路３４の低温側凝縮器５２の熱を奪って蒸発する。

次いで、高温側圧縮機３８の電源を投入してから所定時間経過後に、低温側回路３４において低温側圧縮機５１の電源を投入する。
すると、低温側回路３４の冷媒が圧縮されて低温側凝縮器５２に送り込まれ、高温側蒸発器４４との間で熱交換されて圧力一定で冷媒が冷却されるとともに液化される。
液化された冷媒は、低温側減圧弁５４で膨張させられて沸点を下げる。低温側蒸発器５６においては、冷媒がメインクーラー６２内の熱を奪って蒸発する。そして、蒸発して気化した冷媒は低温側圧縮機５１内に流入する。

カスケードコンデンサ３６内の温度が−１０℃になったことを制御部５８が検出した場合には、制御部５８は制御バルブ３７を開いてプレクーラー６０側の分岐管４９に冷媒を流す。液化された冷媒は、分岐管４９の高温側減圧弁４３で膨張させられて沸点を下げ、第２の高温側蒸発器４６において、プレクーラー６０内の熱を奪って蒸発する。

これとともに制御部５８は、制御バルブ３９の開度を調整して、カスケードコンデンサ３６内の温度が一定になるよう、冷媒がプレクーラー６０側へ流れる量と、冷媒がカスケードコンデンサ３６へ流れる量を配分する。

次いで、制御バルブ６８を開くとともにブロワ６６の運転を開始させることにより、ＶＯＣガスはガス導入管６４を経てプレクーラー６０内に流入する。
プレクーラー６０内にＶＯＣガスが流入すると、プレクーラー６０内の第２の高温側蒸発器４６では、高温側減圧弁４３によって膨張させられて沸点を下げた冷媒が、ガス導入管６４から導入されたＶＯＣガスの熱を奪って蒸発する。なお、このときＶＯＣガスに含まれる水分が霜となってプレクーラー６０内に付着する。このため、水分が除去されて予備冷却されたＶＯＣガスが、次のメインクーラー６２へ導入される。
なお、このとき、プレクーラー６０内の温度は、―１０℃程度である。

プレクーラー６０で予備冷却されたＶＯＣガスは、ガス流通管６７を通ってメインクーラー６２へ導入される。
メインクーラー６２内にＶＯＣガスが流入すると、メインクーラー６２内の低温側蒸発器５６では、低温側減圧弁５４によって膨張させられて沸点を下げた冷媒が、ガス流通管６７から導入されたＶＯＣガスの熱を奪って蒸発する。
なお、このとき、メインクーラー６２内の温度は、−５５〜−６５℃程度である。

このようにして、ＶＯＣガスはプレクーラー６０とメインクーラー６２内で冷却され、凝縮して液化される。液化したＶＯＣは、プレクーラー６０内部及びメインクーラー６２内部の下部に溜まる。プレクーラー６０とメインクーラー６２の下部にはドレンポート７２，７４が設けられているので、液化したＶＯＣはドレンポート７２，７４からドレン回収管７６、７７を通って回収槽７８内に流れ出て、回収される。

なお、ＶＯＣ冷却回収動作を連続して実行していると、特にプレクーラー６０内に付着した霜を除去するデフロストを行う必要が生じる。冷却効率を上げるには、およそ８時間程度おきにデフロストを行う必要がある。
デフロストの際には、高温側圧縮機３８と低温側圧縮機５１の電源をオフにして冷凍サイクルを停止させる。そして、制御バルブ６８を閉じてＶＯＣガスがＶＯＣガス導入管６４内に流入するのを防止し、且つ制御バルブ８４を開いてデフロスト用エアである外気をガス導入管６４内に流入させる。さらに、ガス排出管７１の先端部の排気出口６５の出口閉塞バルブ７０を閉じる。

このようにしてデフロストを実行すると、プレクーラー６０内の霜が溶けて水分が液化するが、この液化した水分がドレン回収管７６を通って回収槽７８内に回収される。さらに、排気出口６５が閉塞されるので、デフロスト用エアも排気出口６５からは排出されず、ドレン回収管７６，７７を通って回収槽７８内に回収される。
回収槽７８では、回収されたデフロスト用エアが排気フィルター８０を通って、ＶＯＣが回収されて外部へ排気される。

すなわち、デフロストの際には、プレクーラー６０やメインクーラー６２内に残留していたＶＯＣがデフロスト用ガスと一緒に排出されてくるので、これをガス排出管７１の先端部の排気出口６５から出てしまわないようにし、回収槽７８で回収することができる。

なお、上述してきたような各制御バルブの切り換え動作は、人手により行ってもよいし、制御部５８が各制御バルブに制御信号を出力して自動的に制御するようにしてもよい。

次に、図２から図４に基づいて本実施形態のメインクーラーについて説明する。
メインクーラー６２は、三重壁構造に形成された密閉容器１２０内に、低温側の蒸発器５６が配置されて構成されている。
密閉容器１２０は、断面円形の円筒状に形成されており、円筒の軸線方向がＶＯＣガスの流通方向と一致している。

密閉容器１２０の軸線方向の一端部にプレクーラー６０からのＶＯＣガスが導入されるガス流通管６７が接続されており、密閉容器１２０の軸線方向の他端部にＶＯＣが除去されたガスを排気するためのガス排出管７１が接続されている。
密閉容器１２０の内部空間が、蒸発器５６を配置するための蒸発器配置部１２２として機能し、ガス流通管６７から導入されたＶＯＣガスは、蒸発器配置部１２２内を密閉容器１２０の軸線方向に流通する。

本実施形態における密閉容器１２０は、三重壁構造であり蒸発器５６の周囲に内壁１２４、中間壁１２５、外壁１２６の３つの壁部が互いに所定の間隔を開けて配置されている。
外壁１２６と中間壁１２５との間はガス流通管６７と連通しており、プレクーラー６０から送られてきたＶＯＣガスが流通する外側流通路１２８である。
外側流通路１２８の内側には内側流通路１３０が形成されている。内側流通路１３０は、中間壁１２５と内壁１２４との間で形成される。

外側流通路１２８におけるＶＯＣガスの流通方向は、ガス流通管６７の流通方向と同一方向に向いている。外側流通路１２８の流通方向先端部（すなわち、中間壁１２５の他端部側）には、内側流通路１３０と連通する連通穴１３２が形成されている。外側流通路１２８を流通してきたＶＯＣガスは、連通穴１３２を通って内側流通路１３０内に進入する。
内側流通路１３０におけるＶＯＣガスの流通方向は、ガス流通管６７の流通方向と反対方向に向いている。このため、内側流通路１３０内を流通するＶＯＣガスは、ガス流通管６７が接続されている密閉容器１２０の一端部側に向かう。内側流通路１３０の流通方向先端部（すなわち、内壁１２４の一端部側）には、蒸発器配置部１２２と連通する連通穴１３４が形成されている。内側流通路１３０を流通してきたＶＯＣガスは、連通穴１３４を通って蒸発器配置部１２２内に進入する。

なお、本実施形態では、内側流通路１３０内に邪魔板１３８が設けられている。邪魔板１３８は、中間壁１２５および内壁１２４から所定間隔をあけて互い違いに内側流通路１３０内に突出するように設けられている。この邪魔板１３８により、内側流通路１３０内でＶＯＣガスは蛇行して流通することとなる。
邪魔板１３８は、内側流通路１３０だけではなく外側流通路１２８にも設けられていても良い。

なお、密閉容器１２０の内部には、蒸発器配置部１２２の軸線方向の一端部側を閉塞するとともに内側流通路１３０の一端部側を閉塞する入口閉塞板１３６が設けられている。入口閉塞板１３６には、外側流通路１２８とガス流通管６７とを連通させるための入口穴１４０が形成されている。入口穴１４０は、図３に示すように、軸線方向の正面から見ると円形であって、複数の円形の入口穴１４０が密閉容器１２０の周囲を囲むように形成されている。

また、密閉容器１２０の内部には、外側流通路１２８と内側流通路１３０の他端部側を閉塞する出口閉塞板１４２が設けられている。出口閉塞板１４２の中心部には、蒸発器配置部１２２とガス排出管７１とを連通させるための出口穴１４４が形成されている。

密閉容器１２０の下部には、ドレンポート７４が設けられている。ただし、本実施形態の密閉容器１２０の壁面は三重壁構造であり、三重壁の中にＶＯＣガスが流通する外側流通路１２８と内側流通路１３０が形成されているため、ＶＯＣガスが流通する箇所ごとにドレンポートが必要である。
したがって、本実施形態では、蒸発器配置部１２２と連通する第１のドレンポート１５６と、内側流通路１３０と連通する第２のドレンポート１５８と、外側流通路１２８と連通する第３のドレンポート１６０が設けられている。
これら、各ドレンポート１５６，１５８，１６０は、それぞれ図１で示した回収槽７８に接続され、液化したＶＯＣを回収可能に設けられている。各ドレンポート１５６，１５８，１６０と回収槽７８は、それぞれ別個のドレン回収管７７によって接続されていてもよいし、途中で1本のドレン回収管７７に合流するように接続されていてもよい。

次に、蒸発器について説明する。
蒸発器５６は、複数枚のフィン１４６，１４６・・と、低温側回路３４の冷媒が流通する熱交換用パイプ１４８とから構成されている。
複数枚のフィン１４６は、密閉容器１２０の断面形状に合わせて平面視円形であり、アルミニウム又は銅などの金属製の薄板を採用している。各フィン１４６は、ＶＯＣガスの流通方向である、密閉容器１２０の軸線方向に沿って積層されており、この積層された複数枚のフィンを貫通するようにして熱交換用パイプ１４８が装着される。
熱交換用パイプ１４８は、積層されたフィン１４６を複数回にわたって往復して貫通するように設けられている。具体的には、熱交換用パイプ１４８は、パイプが１８０度Ｕターンするように形成されたヘアピン１５０と、ヘアピン１５０の端部同士を連結するＵ字状のリターンベンド１５２とから構成されている。

図３に示すように、複数枚のフィン１４６は、ＶＯＣガスの流通方向に沿って徐々に大径となるようなものを採用しており、このためフィン１４６の積層体は円錐台状に形成される。
ＶＯＣガスが最初に接触するフィン１４６には霜が付きやすいが、このように霜が付きやすいフィン１４６は小径である。最初に霜が付くことにより、排気側に向かうにしたがって水分が除去されて霜が付きにくくなるので、霜が付かないフィンは大径である。このため、霜が付かないフィンとＶＯＣガスとの接触面積が大きくなり、熱交換効率を上げることができる。

また、図４に示すように、積層されるフィン１４６は、中心部に連通穴１６２が形成されているものと、中心部に連通穴１６２が形成されていないものとを交互に配置している。
このため、ＶＯＣガスの流路としては、連通穴１６２を通った後はフィン１４６の面に沿ってフィン１４６の外縁部に流れ、フィン１４６の外縁部と内壁１２４との間から次のフィン１４６の中心にある連通穴１６２に向けて流れる。このようにして、ＶＯＣガスは常にフィン１４６の表面と平行に流れるので、ＶＯＣガスのフィン１４６との接触面積を増加させて熱交換効率を上げることができる。

蒸発器５６の密閉容器１２０内への取り付けは、複数のフィン１４６のうちのいずれか２以上を取り付け用フィン１５５として設け、これらを内壁１２４に取り付けることで行っている。
本実施形態では、複数の取り付け用フィン１５５を内壁１２４の上部と、内壁１２４の下部とで交互に渡って取り付けるようにした。このため、取り付け用のフィン１５５が上部に取り付けられている部位と、下部に取り付けられている部位との間でＶＯＣガスは蛇行して流通させることができる。

なお、蒸発器５６を構成する複数のフィン１４６は、排出側に向けて徐々にその間隔を狭めるようにして配置してもよい（図示せず）。
このようにすれば、入口側部分でフィン１４６に霜が付着するがこの部位では、フィン１４６同士の間隔が広いため霜の付着によりＶＯＣガスの流通が妨げられることはない。また、霜の付着のおそれが少ない出口側ではフィン１４６同士の間隔が狭いので、ＶＯＣガスのフィン１４６への接触面積を増やし、熱交換効率を上げることができる。

なお、上述してきたメインクーラーの三重壁の構造は、プレクーラーに適用させてもよいが、プレクーラー内の温度はせいぜい−１０℃であるので、このような構成を採用しなくとも、通常の密閉容器内に蒸発器４６を配置させるだけで、十分に冷却可能である。

以上本発明につき好適な実施形態を挙げて種々説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのはもちろんである。

本発明のＶＯＣ冷却回収装置の全体構成を示す説明図である。本発明のＶＯＣ冷却回収装置におけるメインクーラーの構成を示す側面図である。メインクーラーを一端部側から見たところを示す説明図である。フィンの構造について示す概略説明図である。従来のガス回収装置を示す説明図である。

符号の説明

３０冷却回収装置
３２二元冷凍機
３３高温側回路
３４低温側回路
３５ファン
３６カスケードコンデンサ
３７制御バルブ
３８高温側圧縮機
３９制御バルブ
４０高温側凝縮器
４３高温側減圧弁
４４第１の高温側蒸発器
４５冷媒流通管
４６第２の高温側蒸発器
４９分岐管
５０冷媒ドライヤ
５１低温側圧縮機
５２低温側凝縮器
５３温度センサ
５４低温側減圧弁
５５冷媒流通管
５６低温側蒸発器
５７冷媒ドライヤ
５８制御部
５９オイルセパレータ
６０プレクーラー
６２メインクーラー
６４ガス導入管
６５排気出口
６６ブロワ
６７ガス流通管
６８制御バルブ
７０出口閉塞バルブ
７１ガス排出管
７２，７４ドレンポート
７６，７７ドレン回収管
７８回収槽
７９排気管
８０排気フィルター
８２分岐管
８４制御バルブ
８６ブロワ
９１断熱部材
１２０密閉容器
１２２蒸発器配置部
１２４内壁
１２５中間壁
１２６外壁
１２８外側流通路
１３０内側流通路
１３２，１３４連通穴
１３６入口閉塞板
１３８邪魔板
１４０入口穴
１４２出口閉塞板
１４４出口穴
１４６フィン
１４８熱交換用パイプ
１５０ヘアピン
１５２リターンベンド
１５５取り付け用フィン
１５６，１５８，１６０ドレンポート
１６０外側流通路
１６２連通穴

Claims

気体となっているＶＯＣを含むＶＯＣガスから、ＶＯＣを液化させて回収するＶＯＣ冷却回収装置であって、
第1の冷媒で冷却される高温側回路と第２の冷媒で冷却される低温側回路とがカスケードコンデンサを介して熱的に接続されてなる二元冷凍機と、
第１の密閉容器内に前記高温側回路の蒸発器が配置されてなり、導入されるＶＯＣガスを予備冷却するプレクーラーと、
第２の密閉容器内に前記低温側回路の蒸発器が配置されてなり、予備冷却されたＶＯＣガスを冷却するメインクーラーと、
前記プレクーラーへＶＯＣガスを導入させるガス導入管と、
前記プレクーラー内で予備冷却されて排出されたＶＯＣガスを前記メインクーラーへ導入させるガス流通管と、
前記メインクーラーでＶＯＣが回収された残りのガスをメインクーラーから排出させるガス排出管と、
前記プレクーラー及び前記メインクーラーの下部に設けられたドレンポートと、
前記プレクーラー及び前記メインクーラーの各ドレンポートに接続され、前記プレクーラー及び前記メインクーラーにおいて液化されたＶＯＣを流通させるドレン回収管と、
該ドレン回収管に接続されており、回収したＶＯＣを貯留する回収槽とを具備し、
前記メインクーラーの第２の密閉容器は、
前記低温側回路の蒸発器が配置される蒸発器配置部の周囲に、前記ガス流通管に連通したＶＯＣガスの流通路が設けられ、該流通路を通ったＶＯＣガスが前記蒸発器配置部内に導入されることを特徴とするＶＯＣ冷却回収装置。
前記第２の密閉容器のＶＯＣガスの流通路は、
外側に配置された外側流通路と、
該外側流通路の流通方向の先端部から折り返されるようにして内側に形成され、ＶＯＣガスが外側流通路内の流通方向と反対方向に流れるように設けられた内側流通路とからなることを特徴とする請求項１記載のＶＯＣ冷却回収装置。
前記ＶＯＣガスの流通路内には、ＶＯＣガスが蛇行して流通するように邪魔板が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のＶＯＣ冷却回収装置。
前記第２の密閉容器は、断面が円形の筒状に形成され、
前記蒸発器配置部に配置される蒸発器は、前記第２の冷媒が流通する熱交換用パイプと、
熱交換用パイプに装着され、ＶＯＣガスの流通方向に沿って徐々に大径となるように形成されている複数枚のフィンとを有することを特徴とする請求項１〜請求項３うちのいずれか1項記載のＶＯＣ冷却回収装置。
前記蒸発器は、
中心に連通穴が形成されているフィンと、中心に連通穴が形成されていないフィンとが交互に配置されてなることを特徴とする請求項４記載のＶＯＣ冷却回収装置。
前記蒸発器は、
複数のフィンのうちのいずれか２以上のフィンが、蒸発器の取り付け用フィンとして、それぞれ前記第２の密閉容器の内壁面のうちの異なる箇所に取り付けられるように設けられていることを特徴とする請求項４または請求項５記載のＶＯＣ冷却回収装置。
メインクーラーに設けられたドレンポートは、
前記蒸発器配置部に連通する第１のドレンポートと、
前記内側流通路に連通する第２のドレンポートと、
前記外側流通路に連通する第３のドレンポートとを含むことを特徴とする請求項２〜請求項６のうちのいずれか1項記載のＶＯＣ冷却回収装置。