JP2012223293A - Ｖｏｃ除害装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＶＯＣの除去効率を極大化して、ＶＯＣの濃縮度を高め、かつ自燃させることのできるＶＯＣ除害装置を提供する。
【解決手段】ＶＯＣ除害装置１０を、処理対象ガスＦからＶＯＣを吸着除去する複数のＶＯＣ吸着体１２と、ハウジング１１と、加熱された再生ガスＨをＶＯＣ吸着体１２に供給する再生ガス供給装置１４と、処理対象ガスＦと加熱された再生ガスＨとの通流を交互に切り換えるガス切換装置１６と、ＶＯＣ除去済みの処理対象ガスＦ’を大気放出する処理対象ガス排出ダクト４６とで構成し、再生ガス供給装置１４を、再生ガスＨを循環させる再生ガス循環ダクト２０と、ＶＯＣを含有する再生ガスＨを受け入れ、導入した酸素によってＶＯＣを燃焼させる燃焼炉２２と、再生ガスＨの一部を処理対象ガス排出ダクト４６に流す再生ガス排出ダクト２８とで構成することにより、上記課題を解決できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、処理対象ガスに含まれているホルムアルデヒド、トルエン、フロン類、ベンゼン、ジクロロメタン及びシクロヘキサン等の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を除去する装置に関する。

ホルムアルデヒド、トルエン、フロン類、ベンゼン、ジクロロメタン及びシクロヘキサンなどの揮発性有機化合物（=Volatile Organic Compounds、以下、「ＶＯＣ」という。）は、洗浄剤や溶剤、あるいは燃料として幅広く利用されている一方で、例えばシックハウス症候群などの健康障害を引き起こす原因となることから、空気中のＶＯＣを除去するためのＶＯＣ除去装置が開発されている（例えば、特許文献１）。

特許文献１のロータリー式ＶＯＣ除去装置１は、図５に示すように、ケーシング２と、仕切板３と、処理対象ガス通流路４と、再生ガス通流路５と、処理対象ガスＦに含まれたＶＯＣを吸着する円柱状のＶＯＣ吸着ロータ７とで構成されている。

ケーシング２は、ＶＯＣ吸着ロータ７が回転可能に嵌め込まれる内部空間９を有しており、該内部空間９にＶＯＣ吸着ロータ７が嵌め込まれたとき、ＶＯＣ吸着ロータ７の両側端とケーシング２の内壁との間に小空間９ａ、９ｂが形成される。

仕切板３は、小空間９ａ、９ｂにそれぞれ配置され、小空間９ａ、９ｂを周方向に仕切る板材である。仕切板３により、小空間９ａは個別空間９ａ１及び９ａ２に仕切られ、また、小空間９ｂも個別空間９ｂ１及び９ｂ２に仕切られている。個別空間９ａ１、９ｂ１及び個別空間９ａ１、９ｂ１を臨むＶＯＣ吸着ロータ７における通流孔８の内部空間で、処理対象ガスＦを通流させる処理対象ガス通流路４が構成され、また、個別空間９ａ２、９ｂ２及び個別空間９ａ２、９ｂ２を臨むＶＯＣ吸着ロータ７における通流孔８の内部空間で、水蒸気が添加された再生ガスＨを通流させる再生ガス通流路５が構成されている。

ＶＯＣ吸着ロータ７は、ケーシング２の内部空間９において、その中心軸６を中心として回転可能に収容されており、また、中心軸６の軸線方向に多数の通流孔８が形成されている。これにより、ＶＯＣ吸着ロータ７が回転すると、ＶＯＣ吸着ロータ７の各通流孔８は、処理対象ガス通流路４に位置する状態と再生ガス通流路５に位置する状態とを繰り返すことになり、ある通流孔８が処理対象ガス通流路４に位置しているとき、当該通流孔８には処理対象ガスＦが通流し、ＶＯＣ吸着ロータ７が回転して当該通流孔８が再生ガス通流路５に移動したとき、当該通流孔８には再生ガスＨが通流する。

このＶＯＣ除去装置１によれば、処理対象ガスＦがＶＯＣ吸着ロータ７の通流孔８を通流する際、処理対象ガスＦに含まれたＶＯＣが通流孔８の壁面で吸着・捕集されるので、通流孔８から出てくる処理対象ガスＦ’中のＶＯＣ濃度を低減することができる。

続いて、ＶＯＣが吸着された通流孔８が再生ガス通流路５に移動すると、今度は、水蒸気を含む再生ガスＨが当該通流孔８を通流し、通流孔８の壁面に吸着されたＶＯＣは再生ガスＨからの熱によって再び分離され、再生ガスＨ’とともに通流孔８から排出される。

このようにＶＯＣを吸着した通流孔８のＶＯＣ吸着能力は、再生ガスＨが通流することによって再生される。そして、ＶＯＣ吸着能力が再生された通流孔８は、ＶＯＣ吸着ロータ７が回転することによって再び処理対象ガス通流路４に移動し、処理対象ガスＦ中のＶＯＣの吸着除去を行う。

特開２００６−２３９１１６号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているようなロータリー式ＶＯＣ除去装置１では、ＶＯＣの除去効率をいくら改善したとしても９５％程度が限界であり、以前に比べて更に高い環境基準（ほぼ１００％の除去効率）を要求する最近の顧客要望には応えることができなかった。

何故ならば、ロータリー式ＶＯＣ除去装置１の場合、ＶＯＣ吸着ロータ７は常時回転しているので、機械的見地から処理対象ガスＦや再生ガスＨとの接触時間に関係してＶＯＣの脱着に直接影響を与えるＶＯＣ吸着ロータ７の幅には自ずと制限があること、処理対象ガス通流路４と再生ガス通流路５との間を仕切る仕切板３ａ、３ｂの端面を、円柱状のＶＯＣ吸着ロータ７の前後の摺接面に対して気密的に接触させることができず、当該仕切板３ａ、３ｂの端面と、ＶＯＣ吸着ロータ７の前後の摺接面との隙間ＸからＶＯＣを含む処理対象ガスＦがリーク（図中Ｚ）してしまうこと（特に、個別空間９ｂ側において、僅かであるがＶＯＣを含む再生ガスＨが処理済の低ＶＯＣ処理対象ガスＦ’に混入すること）、及び個別空間９ａ、９ｂの仕切板３ａ、３ｂの位置をＶＯＣ吸着ロータ７の回転速度に合わせてねじれた位置に配置したとしても特に仕切板３ａ側の境界近傍で、ＶＯＣを多量に含む再生ガスＨの極く一部が処理済の低ＶＯＣ処理対象ガスＦ’側の領域に移行してしまい、処理済の処理対象ガスＦ’のＶＯＣ濃度を上げる原因となるからである。

なお、前記リークに対して、仕切板３ａ、３ｂの端面に、可撓性のあるエラストマー（ゴム弾性体）を取り付けるとともに、当該エラストマーをＶＯＣ吸着ロータ７の摺接面に接するように配置し、上述した隙間を埋めることによってリークＺを低減することも考えられるが、この場合、リークＺの問題にはある程度対応できるようになるものの、再生ガスＨによるＶＯＣ吸着効率を高めるために再生ガスＨの温度を高める必要があることから、エラストマーの耐熱性が問題となり現実的でない。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みて開発されたものである。それ故に本発明の主たる課題は、ＶＯＣの除去効率を極大化してほぼ１００％の除去率を達成することが出来るＶＯＣ除害装置を提供することにある。

請求項１に記載のＶＯＣ除害装置１０は、
「ＶＯＣを含む処理対象ガスＦを通流させる処理対象ガス通流孔１８が形成されており、前記処理対象ガス通流孔１８を通流する処理対象ガスＦから前記ＶＯＣを吸着除去する複数のＶＯＣ吸着体１２と、
前記ＶＯＣ吸着体１２を個別に収納し、該ＶＯＣ吸着体１２の前後に個別空間１１ａ、１１ｂが設けられた２以上の個別収納空間Ｋを有するハウジング１１と、
加熱された再生ガスＨを前記ＶＯＣ吸着体１２に供給する再生ガス供給装置１４と、
前記個別空間１１ａ及び１１ｂ内に個別に配設され、又は前記個別空間１１ａ及び１１ｂに個別に接続され、前記処理対象ガスＦと前記加熱された再生ガスＨとの通流を交互に切り換え且つ前記複数のＶＯＣ吸着体１２に対して順次前記処理対象ガス通流孔１８に通流させるガス切換装置１６と、
排気側の前記個別空間１１ｂに接続され、前記ＶＯＣ吸着体１２を通過してＶＯＣが吸着除去されてＶＯＣを殆ど含まない処理対象ガスＦ’を大気放出する処理対象ガス排出ダクト４６とを備えており、
前記再生ガス供給装置１４は、
前記ガス切換装置１６及び前記個別空間１１ａ及び１１ｂを介してその両端が前記各ＶＯＣ吸着体１２における前記処理対象ガス通流孔１８の両端にそれぞれ接続されて前記再生ガスＨを循環させる再生ガス循環ダクト２０と、
前記再生ガス循環ダクト２０に取り付けられており、前記ガス切換装置１６の切り替えによって前記ＶＯＣ吸着体１２を通流し、処理対象ガスＦの通流時に吸着したＶＯＣを脱離させてこれを含有する前記再生ガスＨを受け入れ、導入した酸素によって前記ＶＯＣを燃焼させる燃焼炉２２と、
前記再生ガス循環ダクト２０に取り付けられた再生ガス循環ファン２６と、
前記再生ガス循環ファン２６の噴出し側にて前記再生ガス循環ダクト２０と前記処理対象ガス排出ダクト４６とを繋ぎ、前記再生ガス循環ダクト２０を流れるＶＯＣを殆ど含まない前記再生ガスＨの一部を前記処理対象ガス排出ダクト４６に流す再生ガス排出ダクト２８とを備えている」ことを特徴とする。

請求項１のＶＯＣ除害装置１０によれば、複数のＶＯＣ吸着体１２に対して処理対象ガスＦと再生ガスＨとを互いに切り換えて通流させるガス切換装置１６がハウジング１１の前後に設けられている。このため、ロータリー式のＶＯＣ除去装置１のように、ＶＯＣ吸着ロータ７自身が回転することによって各通流孔８に通流させるガスを処理対象ガスＦあるいは再生ガスＨに切り換えるようなタイプとは異なり、ＶＯＣを含む処理対象ガスＦがリークする原因となる、仕切板３ａ、３ｂの端面と、ＶＯＣ吸着ロータ７の摺接面との「隙間」が生じることなく、例えば、ダンパやバルブのようなガス切換装置１６を用いて処理対象ガスＦから再生ガスＨへ或いはその逆へ気密的に切り換えることができる。したがって、ＶＯＣが低ＶＯＣの処理済みの処理対象ガスＦ’へのリークをゼロにすることができ、従来のロータリー式ＶＯＣ除去装置１の場合よりＶＯＣ除去効率を高めることが出来る。

更に、２以上の前記ＶＯＣ吸着体１２を個別に収納し、該ＶＯＣ吸着体１２の前後に個別空間１１ａ、１１ｂが設けられた個別収納空間Ｋを有するハウジング１１を用い、処理対象ガスＦと再生ガスＨとを交互に切り換え且つＶＯＣ吸着体１２に対して順次処理対象ガス通流孔１８に通流させるガス切換装置１６を設けているので、いずれかのＶＯＣ吸着体１２でＶＯＣを吸着させ、残りのＶＯＣ吸着体１２を再生させ（或いは休止させ）ることを順次行える。これによってガス切換装置１６の制御によりバッチ式で連続的なＶＯＣ吸着作業を実施でき、しかも、適用するＶＯＣ吸着体１２の数を適宜選択することで、少風量から大風量の処理対象ガスＦに対応する事ができる。

また、燃焼炉２２を備えた再生ガス供給装置１４により、加熱された再生ガスＨを前記ＶＯＣ吸着体１２に供給することができるため、ＶＯＣ吸着体１２に吸着されたＶＯＣのＶＯＣ吸着体１２からの脱離をより完全に行わせることができ、従って、次のＶＯＣ吸着をより高い効率で行うことができる。

また、再生ガス循環ダクト２０に取り付けられており、ガス切換装置１６の切り替えによってＶＯＣ吸着体１２を通流し、処理対象ガスＦの通流時に吸着したＶＯＣを脱離させてこれを含有する前記再生ガスＨを受け入れ、導入した酸素（一般には外気）によって前記ＶＯＣを燃焼させるような燃焼炉２２を用いているので、回収したＶＯＣを導入した酸素にて燃焼して無害・無臭化することができ、ＶＯＣ濃度が高い場合は自燃させることも出来る。

また、ハウジング１１内に収納可能でそれ自体が動かないＶＯＣ吸着体１２を使用するので、ロータリー式のようなロータ幅の制限がなく、必要であればＶＯＣ吸着体１２を伸ばすことが出来、或いは定寸のものを直列接続することによって要求された吸着率を確実に実現できる。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載したＶＯＣ除害装置１０の改良に関し、
「前記再生ガス供給装置１４は、前記再生ガス循環ダクト２０における前記燃焼炉２２の下流側に取り付けられており、前記燃焼炉２２から排出され、前記ＶＯＣの燃焼熱で高温になった前記再生ガスＨに水Ｗを添加する水添加装置２４を更に備えている」ことを特徴とする。

上述のように、低濃度のＶＯＣについては導入酸素（通常は外気）下で、燃焼炉２２に備え付けた例えば電気ヒータのような発熱源で燃焼させ、濃縮度が高い場合はＶＯＣを自燃させることも可能である。いずれの場合でも、燃焼炉２２から排出された再生ガスＨの温度は高温（例えば７００℃）となり、高温再生ガスＨが通流するダクトやガス切換装置１６に損傷をあたえる。そこで、燃焼炉２２の下流側に設けた水添加装置２４から、当該排出された再生ガスＨに対して水Ｗを添加することにより、添加された水Ｗの気化熱で再生ガスＨの温度をガス切換装置１６（あるいは再生ガス供給装置１４を構成し、再生ガスＨに接する機器の中で最も耐熱温度の低い機器）に適した温度まで下げることができる。

しかも、再生ガスＨに高温水蒸気が添加されるので、この水蒸気添加再生ガスＨをＶＯＣ吸着体１２に通流させた場合、ＶＯＣの分離に際して空気の顕熱だけでなく、空気よりも定圧比熱が大きい水蒸気の顕熱を利用することができるので、処理対象ガス通流孔１８の内面に付着しているＶＯＣがより高率で脱離して再生ガスＨに移行する。この移行率が高ければ、処理対象ガス通流孔１８の内面に残留しているＶＯＣ量が減少することになるため、次のＶＯＣの吸着率が高まる。

請求項３、４に記載した発明は、請求項１または２に記載したＶＯＣ除害装置１０の改良に関し、
「前記再生ガス供給装置１４は、前記再生ガス排出ダクト２８と、前記ＶＯＣ吸着体１２の脱離ＶＯＣ含有再生ガスＨの出口側の前記再生ガス循環ダクト２０を流れる前記処理対象ガスＦ、及び前記再生ガスＨが通流して熱交換を行う熱交換器３２とを更に備えている」ことを特徴とし、或いは、「前記再生ガス供給装置１４は、前記再生ガス排出ダクト２８と、前記燃焼炉２２に酸素源としての燃焼用空気Ａを供給する燃焼用空気供給ダクト３０を流れる前記処理対象ガスＦ、及び前記再生ガスＨが通流して熱交換を行う熱交換器３２とを更に備えている」ことを特徴とする。

請求項３、４のＶＯＣ除害装置１０によれば、燃焼炉２２から排出された再生ガスＨ（燃焼炉２２から出た直後であってもよいし、水添加装置２４を通過した後の再生ガスＨであってもよい）の一部を分岐して処理の終了した極く低濃度のＶＯＣしか含まない処理対象ガスＦ’とともに外部へ排出するに際し、排出される分岐側の再生ガスＨが有する熱を、燃焼炉２２の上流側の、分岐側の再生ガスＨより低温のＶＯＣを含む再生ガスＨ、または室温の燃焼用空気Ａに対して与えることができる。

これにより、燃焼炉２２に供給される低温のＶＯＣを含む再生ガスＨまたは室温の燃焼用空気Ａを昇温させて、当該燃焼炉２２内の温度を高くすることができるので、ＶＯＣ濃度が高い場合には、燃焼炉２２に供給されるＶＯＣをより確実に自燃させることができる。

本発明によれば、ＶＯＣを含む処理対象ガスのリークをゼロにすることができて、リークが従来の不可避なロータリー式に比べて遥かに高いＶＯＣ除去効率を達成できる。また、ＶＯＣ吸着体からＶＯＣを脱離させる再生ガスの温度を高めたり、更には水蒸気を添加することでＶＯＣの濃縮度を当該ＶＯＣが連続して自燃できる程度まで高めることのできるＶＯＣ除害装置を提供することができた。

本発明が適用されたＶＯＣ除害装置を示すフロー図である。 ＶＯＣ吸着体の立方体状に組み合わせて使用する例を示す斜視図である。 ＶＯＣ吸着体とガス切換装置（ダンパ）との関係を示す断面図である。 ＶＯＣ吸着体とガス切換装置（ダンパ）とにおける、他の実施例を示す断面図である。 従来技術を示す図である。

以下、本発明が適用された実施例について図面を用いて説明する。本発明が適用されたＶＯＣ除害装置１０は、処理対象ガスＦに含まれているホルムアルデヒド、トルエン、フロン類、ベンゼン、ジクロロメタンおよびシクロヘキサン等の揮発性有機化合物（本明細書では、これらを総称して「ＶＯＣ」という。）を除去するものであり、ハウジング１１と、該ハウジング１１の複数の個別収納空間Ｋ内に個別に収容されたＶＯＣ吸着体１２と、再生ガス供給装置１４と、ガス切換装置１６とで構成されている。

ＶＯＣ吸着体１２は、その内部にＶＯＣを含む処理対象ガスＦを通流させる処理対象ガス通流孔１８を多数有しており、ＶＯＣの吸着能力を有するゼオライトや活性炭等を用いて、いわゆるハニカム構造に形成された直方体状部材である（もちろん、ＶＯＣ吸着体１２の形状はこれに限定されるものではなく、すべての公知形状を採用可能である。また、処理対象ガス通流孔１８の数も特に限定されない。）。したがって、ＶＯＣを含む処理対象ガスＦが処理対象ガス通流孔１８を通流することにより、当該処理対象ガス通流孔１８の内壁面にＶＯＣが処理対象ガスＦから分離して吸着される。

なお、ひとつのＶＯＣ除害装置１０において使用されるＶＯＣ吸着体１２の数は、２つ以上であればよく、図１では３つのＶＯＣ吸着体１２が併設して使用される例を示しており、図２では、９つのＶＯＣ吸着体１２を立方体状に組み合わせて使用する例を示している。本発明においてＶＯＣ吸着体１２はバッチ式で切替連続使用した時に隣接するＶＯＣ吸着体１２同士が熱的影響を受けないようにするため、各ＶＯＣ吸着体１２の間及び積層したＶＯＣ吸着体１２の集合体の外周には、一方のＶＯＣ吸着体１２からの熱が他方のＶＯＣ吸着体１２へ不所望に伝導しないように、適宜、断熱材１３を取り付けるのが好適である。

再生ガス供給装置１４は、ＶＯＣ吸着体１２に対して、処理対象ガスＦから当該ＶＯＣ吸着体１２に吸着されたＶＯＣを脱離させるために使用される、加熱された再生ガスＨを供給する装置であり、再生ガス循環ダクト２０と、燃焼炉２２と再生ガス循環ファン２６を備えており、更に水添加装置２４や熱交換器３２などを設けてもよい。

再生ガス循環ダクト２０は、個別空間１１ａ、１１ｂやガス切換装置１６を介してその両端が各ＶＯＣ吸着体１２における処理対象ガス通流孔１８の両端にそれぞれ接続されており、再生ガスＨを循環させる流路を提供するものであり、ＶＯＣに冒されることのない耐腐食性材料で形成された丸管（パイプ）や角管が使用される。

燃焼炉２２は、再生ガス循環ダクト２０に取り付けられており、ＶＯＣ吸着体１２の処理対象ガス通流孔１８内を通流した再生ガスＨに含まれるＶＯＣを燃焼させるための装置であり、内部にＶＯＣ燃焼用空間４０を有しており、耐火材等で所定の形状に形成された炉本体４２と、ＶＯＣ除害装置１０の起動時にＶＯＣ燃焼用空間４０を昇温させるともに、連続運転時においても必要に応じてＶＯＣ燃焼用空間４０を加温するためのヒータ４４とで構成されている。

なお、ヒータ４４の形式は、燃料バーナや大気圧プラズマ等、特に限定されるものではないが、ヒータ４４自身からの排気が発生せず、再生ガス供給装置１４内を循環する再生ガスＨの量に影響を与えることのない電気式ヒータが好適である。

上述のようにヒータ４４に電気式ヒータを使用する場合には、ヒータ４４自身から供給することができないＶＯＣの燃焼用空気Ａを供給するための燃焼用空気供給ダクト３０を燃焼炉２２のＶＯＣ燃焼用空間４０に接続する。勿論、燃料バーナや大気圧プラズマ等をヒータ４４として使用する場合においても、燃焼用空気供給ダクト３０を設けて、ＶＯＣの燃焼に必要な量の燃焼用空気ＡをＶＯＣ燃焼用空間４０に供給する。なお、後述するように、脱離された高い濃度のＶＯＣを含む再生ガスＨが供給されて自燃する場合でも当然燃焼用空気供給ダクト３０からの給気は必要である。燃料バーナを使用する場合、通常燃焼に必要な理論空気量に対して過剰に空気を供給するが、この場合、この過剰空気を燃焼用に用い、燃焼用空気供給ダクト３０の代わりとしてもよい。

必要に応じて設けられる水添加装置２４は、再生ガス循環ダクト２０における燃焼炉２２の下流側に取り付けられており、燃焼炉２２から排出され、ＶＯＣの燃焼熱で高温になった再生ガスＨに水Ｗを添加し、当該再生ガスＨを所定の温度に冷却するとともに該水Ｗを蒸発させて再生ガスＨに水蒸気を混入させる装置である。本実施例では、添加した水Ｗが再生ガスＨ中で均一に拡散されるようにするため、内部にノズル部２４ａ、吸気室２４ｂ、およびデフューザー部２４ｃが形成されたエゼクターが使用されている。次に述べる再生ガス循環ファン２６の吸引力により、ノズル部２４ａから排出される再生ガスＨの流れによって減圧された吸気室２４ｂに水Ｗを供給することにより、再生ガスＨと水Ｗとがデフューザー部２４ｃで生じる強力な乱流によって十分に撹拌される。

再生ガス循環ファン２６は、本ＶＯＣ除害装置１０内で再生ガスＨを循環させるためのファンであり、再生ガス循環ダクト２０におけるいずれの位置に取り付けてもよい。ただし、燃焼炉２２の直下流に取り付けた場合、再生ガスＨの温度が高すぎて耐熱温度に問題が生じてしまい、また、ＶＯＣ吸着体１２の下流側（つまり、燃焼炉２２の上流側）に取り付けた場合、燃焼炉２２内や水添加装置２４内の圧力が高くなって、これら装置から再生ガスＨがリークしてしまうおそれがある。したがって、図１に示すように、再生ガス循環ファン２６を水添加装置２４の下流側（つまり、ＶＯＣ吸着体１２の上流側）に取り付けるのが好適である。

再生ガス排出ダクト２８は、燃焼炉２２から排出された低ＶＯＣ再生ガスＨの一部（ＶＯＣ燃焼によって増加した再生ガスＨ量に等しい量）を大気放出するための流路を提供するものであり、その一端が再生ガス循環ファン２６の下流側において、再生ガス循環ダクト２０に接続分岐され、その他端がＶＯＣ吸着体１２から処理対象ガスＦを大気放出する処理対象ガス排出ダクト４６に接続されている。

排出する再生ガスＨを処理対象ガス排出ダクト４６に押し込む必要があることから、当該再生ガス排出ダクト２８の一端は、前述のように再生ガスＨの圧力が高い、再生ガス循環ファン２６の直下流における再生ガス循環ダクト２０に接続するのが好適であるが（図１）、必要な量の再生ガスＨを処理対象ガス排出ダクト４６に供給することが可能であれば、当該他端の接続先は、再生ガス循環ダクト２０におけるいずれの位置であってもよい。なお、再生ガス排出ダクト２８を通して排出される再生ガスＨの量は、再生ガス排出ダクト２８に取り付けられた排出ダンパ５０の開度を設定することによって調整される。なお、再生ガス循環ダクト２０側に調整用のダンパを前記分岐接続部分の下流側に設けてもよい。

必要に応じて設けられる熱交換器３２は、再生ガス排出ダクト２８を通流する再生ガスＨの熱を、燃焼炉２２の上流側における再生ガス循環ダクト２０を通流する、ＶＯＣ吸着体１２から脱離されたＶＯＣを含んでいる再生ガスＨに与える装置であり、再生ガス循環ダクト２０における燃焼炉２２の上流側に取り付けられている。この熱交換器３２を設けることにより、燃焼炉２２に供給される再生ガスＨを昇温させて、当該燃焼炉２２内の温度を高くすることができるので、燃焼炉２２に供給されるＶＯＣの濃度が十分高ければこれをより確実に自燃させることができる。

同じ目的で、図１において破線で示すように、当該熱交換器３２を燃焼用空気供給ダクト３０に取り付け、燃焼用空気Ａを昇温させることによって燃焼炉２２内の温度を高くしてもよい。勿論、再生ガス循環ダクト２０および燃焼用空気供給ダクト３０の両方に熱交換器３２を取り付けてもよい。

ガス切換装置１６は、処理対象ガスＦ、または、再生ガス供給装置１４から供給された再生ガスＨを互いに切り換え且つハウジング１１内に個別に収納された各ＶＯＣ吸着体１２の処理対象ガス通流孔１８に順次通流させるものであり、図１の実施例では、ＶＯＣを含む処理対象ガスＦを、各ＶＯＣ吸着体１２毎にハウジング１１の処理対象ガスＦの入り口側である個別空間１１ａにそれぞれ接続されて処理対象ガスＦをＶＯＣ吸着体１２に供給する処理対象ガス供給ダクト４８、ＶＯＣ吸着体１２を通過してＶＯＣを殆ど含まない状態まで吸着処理された処理対象ガスＦを大気放出する処理対象ガス排出ダクト４６、およびＶＯＣ吸着体１２を通流してＶＯＣ除害装置１０内を循環する再生ガスＨの再生ガス循環ダクト２０の出・入り口両方にそれぞれに取り付けられた複数のバルブ（１つのＶＯＣ吸着体１２の入り口側に２、出口側に２の計４個、或いは図示していないがＶＯＣ吸着体１２の冷却を行う場合は、前記に１ずつ加えて入り口側に３、出口側に３の計６個）で構成されている。或いは、図３、４に示すように、ダンパで構成することも考えられる。また、処理対象ガスＦを受け入れる側の面には、処理対象ガスＦ中に含まれる微粉末を捕捉するためのフィルター３４を取り付けてもよい。

これらバルブ（又はダンパ）を操作することにより、処理対象ガスＦを通流させるＶＯＣ吸着体１２、あるいは再生ガスＨを通流させるＶＯＣ吸着体１２をＶＯＣ吸着体１２毎に個別に選択して切り換えることになる。換言すれば、処理対象ガスＦを通流させるＶＯＣ吸着体１２の数やどの部位のものを使用するか、残るＶＯＣ吸着体１２の内、何個をそしてどこの部位のものを再生に使用するかを適宜選択することが出来る。

そしてこの時、各ＶＯＣ吸着体１２の上流・下流側における処理対象ガスＦ中のＶＯＣ濃度を測定し、当該測定の結果、ＶＯＣ除去率（「上流側のＶＯＣ濃度」から「下流側のＶＯＣ濃度」を引いた値を、「上流側のＶＯＣ濃度」で除した値。）が所定の値よりも小さくなったときに、手動、あるいは機械的に自動で再生させるように操作してもよい。また、切り換え操作のタイミングも、上述のように、各ＶＯＣ吸着体１２の上流・下流側における処理対象ガスＦ中のＶＯＣ濃度を測定した結果に基づくものでもよいし、各ＶＯＣ吸着体１２の下流側のみでＶＯＣ濃度を測定しておき、当該濃度が所定の値よりも大きくなったときに切り換えるようにしてもよい。

次に、本実施例のＶＯＣ除害装置１０を用いて、処理対象ガスＦ中のＶＯＣをバッチ式で連続的に除去する手順について説明する。

まず、ガス切換装置１６を操作して、処理対象ガスＦを所定のＶＯＣ吸着体１２（図１の例であれば、左側の２本のＶＯＣ吸着体１２）に供給可能に設定するとともに、少なくとも１本（図示実施例では右端のもの）のＶＯＣ吸着体１２に再生ガスＨを供給できるようにする（なお、図中右端のＶＯＣ吸着体１２の内部には、既に処理対象ガスＦから分離したＶＯＣが蓄積されているものとする。）。然る後、再生ガス循環ファン２６および燃焼炉２２のヒータ４４を起動する。そして、燃焼炉２２のＶＯＣ燃焼用空間４０の温度がＶＯＣの燃焼可能温度に達したことを確認した後、処理対象ガス供給ダクト４８への処理対象ガスＦの供給を開始する。

処理対象ガス供給ダクト４８に供給された処理対象ガスＦは、ＶＯＣ吸着体１２の処理対象ガス通流孔１８に入り、同孔１８を通流する際に処理対象ガスＦ中のＶＯＣが処理対象ガス通流孔１８の内側面に吸着される。ＶＯＣが除去された処理対象ガスＦは、ＶＯＣ吸着体１２を出て処理対象ガス排出ダクト４６に入り、図示しない適切な排出先に排出される。

一方、ＶＯＣが蓄積されたＶＯＣ除害装置１０を再生するための再生ガスＨが供給されたＶＯＣ吸着体１２（図中、右端）では、高温（例えば３００℃）の再生ガスＨが処理対象ガス通流孔１８を通流することにより、熱せられた当該処理対象ガス通流孔１８の内壁面からＶＯＣが再び分離して再生ガスＨとともに排出される。

また、再生ガスＨを高温にすることにより、従来のロータリー式ＶＯＣ除害装置の場合よりもさらにＶＯＣの濃縮度を高めることができる。例えば、１本のＶＯＣ吸着体１２に供給する再生ガスＨの量を、同じく１本のＶＯＣに供給する処理対象ガスＦの量の１／１０にすると、再生ガスＨ中のＶＯＣの濃縮度はほぼ１０倍になる。

ここで、本実施例のＶＯＣ除害装置１０では、複数のＶＯＣ吸着体１２に対する処理対象ガスＦまたは再生ガスＨの切り換えをバルブやダンパ等のガス切換装置１６で行うようになっている。このため、従来のロータリー式ＶＯＣ除害装置における、仕切板３ａ、３ｂの端面と、ＶＯＣ吸着ロータ７の摺接面との「隙間」のように、ＶＯＣを含む処理対象ガスＦがリークする原因が生じることなく、ダンパやバルブ等を用いて気密的に処理対象ガスＦおよび再生ガスＨを切り換えることができる。したがって、ＶＯＣを含む処理対象ガスＦのリークをゼロにすることができる。

加えて、ダンパやバルブは気密部材に耐熱度の高い（例えば、上述のように３００℃）材料を使用することができるので、従来よりも再生ガスＨの温度を上げることによって、ＶＯＣ吸着体１２からのＶＯＣの分離効率を高めることができるようになり、当該ＶＯＣ吸着体１２からＶＯＣを分離し損ねるおそれをより低減して、ＶＯＣ除害装置１０のＶＯＣ除去効率が低下するのを回避できる。また、ＶＯＣ吸着体１２から分離して再生ガスＨに移るＶＯＣの濃縮度を高めることができる。

ＶＯＣ吸着体１２から排出された、ＶＯＣを含む再生ガスＨ（上述のように、３００℃でＶＯＣ吸着体１２に供給された再生ガスＨは、この段階で約２００℃まで温度が低下している。）は、必要に応じて設けられる熱交換器３２を通過して昇温され、然る後、燃焼炉２２のＶＯＣ燃焼用空間４０に導入される。

これにより、燃焼炉２２に供給される再生ガスＨを昇温させて、当該燃焼炉２２内の温度を高くすることができるので、後述するように、燃焼炉２２に供給されるＶＯＣをより確実に自燃させることができるようになる。なお、既に述べたように、熱交換器３２は燃焼用空気供給ダクト３０に取り付けてもよく、この場合も燃焼用空気Ａを高温にして燃焼炉２２内の温度を高くすることができるので、自燃の可能性を高めることができる。

ＶＯＣ燃焼用空間４０は、予めヒータ４４によってＶＯＣの燃焼可能温度にされていることから、当該空間４０に導入された処理対象ガスＦ中のＶＯＣは、燃焼用空気供給ダクト３０を介して供給された燃焼用空気Ａ（燃焼用空気供給ダクト３０を設けない場合には、例えば、燃料バーナの燃料燃焼用空気とともに燃焼用空気Ａを供給することが考えられる。また、再生ガス循環ダクト２０における燃焼炉２２とは異なる位置に燃焼用空気Ａを供給することも考えられる。）によって燃焼し、二酸化炭素や水等の無害かつ無臭の物質に分解される。

本実施例のＶＯＣ除害装置１０では、上述のように、ＶＯＣ吸着体１２から分離して再生ガスＨに移るＶＯＣの濃縮度を高めることができるので、再生ガスＨ中のＶＯＣを連続して「自燃」（ヒータ４４等による熱量の追加を必要とせず、先に燃焼したＶＯＣからの燃焼熱によって後からのＶＯＣに着火できるような状態が連続して生じる状態となること）させることができる。

濃縮度を高めたＶＯＣを自燃させると、燃焼炉２２から排出された再生ガスＨの温度はガス切換装置１６の耐熱温度を超えて、例えば７００℃にまで達してしまう。そこで、燃焼炉２２の下流側に設けた水添加装置２４から、当該排出された再生ガスＨに対して水Ｗを噴射することにより、噴射した水Ｗの気化熱で再生ガスＨの温度をガス切換装置１６（あるいは再生ガス供給装置１４を構成し、再生ガスＨに接する機器の中で最も耐熱温度の低い機器）に適した温度まで下げるとともに、再生ガスＨに水蒸気を添加することができる。つまり、捕集したＶＯＣを燃料にして水Ｗを気化させることができるので、再生ガスＨの温度をガス切換装置１６あるいは他の機器の耐熱温度よりもさらに低い温度まで（つまり、不所望に低い温度まで）低下させることなく、かつ、装置外からの熱源も必要とすることなく、再生ガスＨに水蒸気を添加できるようになる。

水添加装置２４を通って適切な温度まで冷却されるとともに、水蒸気が添加された再生ガスＨは、再生ガス循環ファン２６を通って再びＶＯＣ吸着体１２に供給されるとともに、その一部が再生ガス排出ダクト２８を介して再生ガス循環ダクト２０および／または燃焼用空気供給ダクト３０に取り付けられた熱交換器３２を通過した後、処理対象ガス排出ダクト４６を通って排出される。

再生ガスＨに水蒸気を添加することにより、ＶＯＣ吸着体１２からのＶＯＣの分離効率をさらに高めることができるだけでなく、ＶＯＣ吸着体１２に導入される再生ガスＨ中の酸素量が少ない状態を維持しつつ（燃焼炉２２におけるＶＯＣの燃焼により、酸素はほぼ使い尽くされている。）水蒸気量を高めることにより、ＶＯＣが濃縮されても、その濃度が爆発下限濃度を超えないようにすることができる。

以上のように、本実施例のＶＯＣ除害装置１０によれば、ＶＯＣを含む処理対象ガスＦのリークをほぼゼロにすることができるとともに、ＶＯＣ吸着体１２からＶＯＣを分離させる再生ガスＨの温度を高めてＶＯＣの濃縮度を当該ＶＯＣが連続して自燃できる程度まで高めることにより、再生ガスＨの温度を不所望に低い温度まで低下させることなく、かつ、装置外からの熱源も必要とすることなく、再生ガスＨに水蒸気を添加できるＶＯＣ除害装置を提供することができた。

なお、上記実施例のＶＯＣ除害装置１０では、各ＶＯＣ吸着体１２は、処理対象ガスＦが供給される「ＶＯＣ吸着工程」と、高温の再生ガスＨが供給されて吸着されたＶＯＣを分離する「再生工程」とを繰り返すようになっているが、再生ガスＨによってＶＯＣを分離した（つまり、「再生工程」を終えた）後のＶＯＣ吸着体１２に常温の冷却用空気ＣＡを通流させることにより、再生ガスＨによって熱せられたＶＯＣ吸着体１２を冷却させる「冷却工程」を追加することにより、ＶＯＣの吸着能力を回復させた状態で、ＶＯＣ吸着体１２を再び「ＶＯＣ吸着工程」に使用するようにしてもよい（この場合、ガス切換装置１６としては、図４に示すような態様が考えられる。また、使用済みの冷却用空気ＣＡにはＶＯＣが若干混じるおそれがあるので、当該冷却用空気ＣＡを燃焼用空気Ａとして燃焼炉２２に供給してもよい。）。

このように、上記実施例では、「再生工程」が終わった直後の高温のＶＯＣ吸着体１２に処理対象ガスＦを供給しても、当該ＶＯＣ吸着体１２が処理対象ガスＦによって冷やされるまでの間は所定のＶＯＣ吸着能力を発揮できないおそれがあったが、「再生工程」の後に「冷却工程」を追加することにより、ＶＯＣ吸着体１２が「ＶＯＣ吸着工程」に戻った直後から、当該ＶＯＣ吸着体１２の吸着能力を十分に発揮させることができるようになる。

１０…ＶＯＣ除害装置
１１…ハウジング
１２…ＶＯＣ吸着体
１３…断熱材
１４…再生ガス供給装置
１６…ガス切換装置
１８…処理対象ガス通流孔
２０…再生ガス循環ダクト
２２…燃焼炉
２４…水添加装置
２６…再生ガス循環ファン
２８…再生ガス排出ダクト
３０…燃焼用空気供給ダクト
３２…熱交換器
３４…フィルター
４０…ＶＯＣ燃焼用空間
４２…炉本体
４４…ヒータ
４６…処理対象ガス排出ダクト
４８…処理対象ガス供給ダクト
５０…排出ダンパ

Claims (4)

1. ＶＯＣを含む処理対象ガスを通流させる処理対象ガス通流孔が形成されており、前記処理対象ガス通流孔を通流する処理対象ガスから前記ＶＯＣを吸着除去する複数のＶＯＣ吸着体と、
   前記ＶＯＣ吸着体を個別に収納し、該ＶＯＣ吸着体の前後に個別空間が設けられた２以上の個別収納空間を有するハウジングと、
   加熱された再生ガスを前記ＶＯＣ吸着体に供給する再生ガス供給装置と、
   前記個別空間内に個別に配設され、又は前記個別空間に個別に接続され、前記処理対象ガスと前記加熱された再生ガスとの通流を交互に切り換え且つ前記複数のＶＯＣ吸着体に対して順次前記処理対象ガス通流孔に通流させるガス切換装置と、
   排気側の前記個別空間に接続され、前記ＶＯＣ吸着体を通過してＶＯＣが吸着除去されてＶＯＣを殆ど含まない処理対象ガスを大気放出する処理対象ガス排出ダクトとを備えており、
   前記再生ガス供給装置は、
   前記ガス切換装置及び前記個別空間を介してその両端が前記各ＶＯＣ吸着体における前記処理対象ガス通流孔の両端にそれぞれ接続されて前記再生ガスを循環させる再生ガス循環ダクトと、
   前記再生ガス循環ダクトに取り付けられており、前記ガス切換装置の切り替えによって前記ＶＯＣ吸着体を通流し、処理対象ガスの通流時に吸着したＶＯＣを脱離させてこれを含有する前記再生ガスを受け入れ、導入した酸素によって前記ＶＯＣを燃焼させる燃焼炉と、
   前記再生ガス循環ダクトに取り付けられた再生ガス循環ファンと、
   前記再生ガス循環ファンの噴出し側にて前記再生ガス循環ダクトと前記処理対象ガス排出ダクトとを繋ぎ、前記再生ガス循環ダクトを流れるＶＯＣを殆ど含まない前記再生ガスの一部を前記処理対象ガス排出ダクトに流す再生ガス排出ダクトとを備えていることを特徴とするＶＯＣ除害装置。
2. 前記再生ガス供給装置は、前記再生ガス循環ダクトにおける前記燃焼炉の下流側に取り付けられており、前記燃焼炉から排出され、前記ＶＯＣの燃焼熱で高温になった前記再生ガスに水を添加する水添加装置を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載のＶＯＣ除害装置。
3. 前記再生ガス供給装置は、前記再生ガス排出ダクトと、前記ＶＯＣ吸着体の脱離ＶＯＣ含有再生ガスの出口側の前記再生ガス循環ダクトを流れる前記処理対象ガス、及び前記再生ガスが通流して熱交換を行う熱交換器とを更に備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のＶＯＣ除害装置。
4. 前記再生ガス供給装置は、前記再生ガス排出ダクトと、前記燃焼炉に酸素源としての燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給ダクトを流れる前記処理対象ガス、及び前記再生ガスが通流して熱交換を行う熱交換器とを更に備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のＶＯＣ除害装置。
   

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