JP2014124545A

JP2014124545A - 脱臭装置及び脱臭方法

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Publication number: JP2014124545A
Application number: JP2012281089A
Authority: JP
Inventors: Yudai Nagata; 雄大永田; Hiroyasu Oshiro; 宏康大城; Shigeyuki Nakamura; 茂之中村; Tetsuaki Yoshida; 哲章吉田; Takehiro Katani; 武宏架谷
Original assignee: Toyota Motor Corp; Tokushu Denkyoku Co Ltd
Current assignee: Toyota Motor Corp; Tokuden Co Ltd Hyogo
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2014-07-07

Abstract

【課題】負荷電流を一定として効率よく適正量のＯＨラジカルを発生させるとともに、臭気成分に応じた脱臭を可能とする脱臭装置を提供する。
【解決手段】臭気成分を含む被処理ガスに洗浄水を散水して、被処理ガスの臭気成分を洗浄水に吸着させることで臭気を除去して清浄ガスを排出し、臭気成分が吸着された水を電気分解により浄化する脱臭装置であって、被処理ガスに含まれる臭気成分を検出する臭気成分検出部２１と、臭気成分検出部２１の検出結果に応じて、電気分解部２４における陽極への電流密度を調整する電流密度調整部２５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、洗浄水に臭気成分を吸着させて電気分解により脱臭する脱臭装置及び脱臭方法に関する。

鋳造工場等では、主としてシェルマシン（中子造型機）と低圧鋳造機とから臭気が発生し、シェルマシンからの臭気成分にはフェノールやクレゾール等の酸性成分が多く含まれ、低圧鋳造機からの臭気成分にはアンモニアやアミン等の塩基性成分が多く含まれている。近年、これらの臭気成分を含むガスを無臭化するための脱臭装置として、電気分解を用いる脱臭装置が注目されている。

例えば、特許文献１では、食塩水溶液供給部、食塩水溶液を電気分解して電解水を生成する電解水生成部、外部から吸引された揮発性有機化合物を含む気体と電解水を接触させて気体を脱臭処理する脱臭部等を備え、脱臭処理に適切な電気分解電流量を演算して調整する脱臭装置が開示されている。

特開２０１０−４２３５３号公報

ところで、電気分解による臭気成分の分解は、水の電気分解により発生するヒドロキシラジカル（ＯＨラジカル）により行われる。このＯＨラジカルは、電気分解における電極の陽極表面上に発生するが、非常に不安定な物質であり、発生するとすぐに他の成分と干渉して消滅するという特性を有している。また、ＯＨラジカルは、基本的に陽極への負荷電流に応じて発生量が増大するため、上記特許文献１のように電流量の調整によりＯＨラジカルの発生量を調整することも考えられる。

しかしながら、電流量の調整では、ＯＨラジカルの発生量が増えすぎるとＯＨラジカルが密集して臭気成分と反応する前にＯＨラジカル同士が反応し、臭気成分の分解効率を低下させてしまうことがある。

また、一定の面積である陽極に対して電流を負荷すればするほど電圧が上昇するため、過電流による運転費の増大を招くといった問題もある。

さらに、脱臭対象の臭気の種類や濃度に応じて適正な範囲の電流量に調整するとしても、それが電気量として適正であるとは限らず、電気量の無駄が生じている場合もありうる。

そこで、本発明は、上記のような問題点に鑑みなされたものであり、負荷電流を一定として効率よく適正量のＯＨラジカルを発生させるとともに、臭気成分に応じた脱臭を可能とする脱臭装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る脱臭装置は、臭気成分を含む被処理ガスに洗浄水を散水して、被処理ガスの臭気成分を洗浄水に吸着させることで臭気を除去して清浄ガスを排出し、臭気成分が吸着された水を電気分解により浄化する脱臭装置であって、被処理ガスに含まれる臭気成分を検出する臭気成分検出手段と、臭気成分検出手段の検出結果に応じて、電気分解に用いられる陽極への電流密度を調整する電流密度調整手段とを備えることを特徴とする。

これによって、対象となる臭気に含まれる臭気成分に応じて電流密度を調整することで、臭気成分に対して適正量のＯＨラジカルを発生させることができ、負荷電流を一定としながら効率的に脱臭可能な脱臭装置が実現される。

ここで、前記電流密度調整手段は、陽極への電流密度を８〜１７A/dm²に調整するのが好ましい。

これによって、脱臭対象となる臭気が臭気中の他の成分に比べてホルムアルデヒド等の易分解性成分を多く含む場合には、その臭気に対して適正量のＯＨラジカルを発生させ、効率的な脱臭が可能となる。なお、対象臭気が臭気中の他の成分に比べてクレゾール等の難分解性成分を多く含み、臭気成分を臭気閾値の低い中間物までに分解する場合でも同様である。

また、前記電流密度調整手段は、陽極への電流密度を２０〜４０A/dm²に調整するとしてもよい。

これによって、対象臭気が臭気中の他の成分に比べてクレゾール等の難分解性成分を多く含み、対象臭気の化学的酸素要求量の値を低減させる場合でも、適正量のＯＨラジカルを発生させ、効率的な脱臭が可能である。

また、本発明は脱臭方法として実現することも可能である。すなわち、臭気成分を含む被処理ガスに洗浄水を散水して、被処理ガスの臭気成分を洗浄水に吸着させることで臭気を除去して清浄ガスを排出し、臭気成分が吸着された水を電気分解により浄化する脱臭方法であって、被処理ガスに含まれる臭気成分を検出する臭気成分検出ステップと、臭気成分検出ステップにおける検出結果に応じて、電気分解に用いられる陽極への電流密度を調整する電流密度調整ステップとを含むことを特徴とする脱臭方法としてもよい。

以上説明したように、本発明に係る脱臭装置によれば、脱臭対象の臭気に含まれる臭気成分に応じて、負荷電流を一定としながら陽極への電流密度を調整することにより、臭気成分に対して適正量のＯＨラジカルを発生させて、効率のよい脱臭が可能な脱臭装置が実現される。

脱臭装置の機能的な構成を示すブロック図である。ホルムアルデヒド濃度の低減率を示すグラフである。クレゾール濃度の低減率を示すグラフである。ＣＯＤ低減率を示すグラフである。

１脱臭装置
１０吸入部
２０脱臭部
２１臭気成分検出部
２２散水部
２３処理水循環部
２４電気分解部
２５電流密度調整部
３０排出部

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る脱臭システムの機能的な構成を示すブロック図である。

脱臭装置１は、シェルマシンや低圧鋳造機から発生するガス中に含まれるヤニ成分や粉塵、砂を除去するとともに、ガス中に含まれる臭気成分（例えば、アンモニア、ホルムアルデヒド、フェノールなど）を除去して無臭化し、大気中へ排出する装置であり、吸入部１０、脱臭部２０及び排出部３０を備えている。

吸入部１０は、シェルマシン等で発生しブロア等によって送風されてくる被処理ガスを装置内に取り入れる機能を有し、例えば、吸引ファンにより実現される。

脱臭部２０は、被処理ガスを取り込んで、臭気成分を水（処理水）に溶解させて電気分解により無臭化するもので、臭気成分検出部２１、散水部２２、処理水循環部２３、電気分解部２４及び電流密度調整部２５を備えている。

臭気成分検出部２１は、装置内に取り込まれた被処理ガスの臭気成分の種類、量、臭気濃度などを検出し、検出結果を電流密度調整部２５に出力するもので、臭気センサ、臭気測定器などにより実現される。

散水部２２は、被処理ガスに散水して、被処理ガスに含まれる臭気成分を処理水に溶解させるもので、散水ノズルにより実現される。

処理水循環部２３は、脱臭部２０内で処理水を循環させるもので、電気分解のための水槽や散水部２２へ処理水を供給するためのパイプ等により実現される。

電気分解部２４は、電気分解で処理水に溶解された臭気成分を分解して除去するもので、電極等を有する電気分解装置により実現される。電気分解部２４では、陽極への負荷電流は一定値となるよう制御されている。

電流密度調整部２５は、臭気成分検出部２１の検出結果に基づいて、被処理ガスに含まれる臭気成分の種類や量、臭気濃度に応じて、電気分解部２４における陽極の電流密度が適正な値となるよう調整するもので、電流密度制御装置などにより実現される。

排出部３０は、脱臭部２０で無臭化された被処理ガス（清浄ガス）を外気に排出する機能を有し、具体的には送風ファンがこれに該当する。

このように構成される脱臭装置１において、電流密度調整部２５は、臭気成分検出部２１の検出結果に応じて、例えば以下のように電気分解部２４における陽極の電流密度を調整する。

まず、被処理ガスに含まれる臭気（対象臭気）が、臭気中の他の成分に比べてホルムアルデヒド等の易分解性成分を多く含む場合、電流密度調整部２５は、陽極への電流密度が８〜１７A/dm²となるよう調整する。

図２は、ホルムアルデヒド濃度の低減率を示すグラフである。

このグラフは、負荷電流を一定として電流密度を変化させた時のホルムアルデヒド濃度の低減率の挙動を示している。

ここでは、８A/dm²未満から濃度低減率が急激に悪化していることがわかる。また、１７A/dm²を超えたあたりから濃度低減率が漸減していることがわかる。

このことから、対象臭気が、臭気中の他の成分に比べてホルムアルデヒド等の易分解性成分を多く含む場合には、陽極への電流密度を８〜１７A/dm²となるよう調整するのが好ましいといえる。

次に、対象臭気が、臭気中の他の成分に比べてクレゾール等の難分解性成分を多く含み、臭気成分を臭気閾値の低い中間物までに分解（一次分解）する場合、電流密度調整部２５は、上記の易分解性成分と同様に、陽極への電流密度が８〜１７A/dm²となるよう調整する。

図３は、クレゾール濃度の低減率を示すグラフである。

このグラフは、負荷電流を一定として電流密度を変化させた時のクレゾール濃度の低減率の挙動を示している。

ここでも、８A/dm²未満から濃度低減率が急激に悪化しており、１７A/dm²を超えたあたりから濃度低減率が漸減していることがわかる。

このことから、対象臭気が、臭気中の他の成分に比べてクレゾール等の難分解性成分を多く含み、これを一次分解する場合には、陽極への電流密度を８〜１７A/dm²となるよう調整するのが好ましいことがわかる。

一方、対象臭気が、臭気中の他の成分に比べてクレゾール等の難分解性成分を多く含み、対象臭気の化学的酸素要求量（ＣＯＤ：ＣｈｅｍｉｃａｌＯｘｙｇｅｎＤｅｍａｎｄ）の値を低減させる（完全分解）場合、電流密度調整部２５は、陽極への電流密度が２０〜４０A/dm²となるよう調整する。

図４は、ＣＯＤ低減率を示すグラフである。

このグラフは、負荷電流を一定として電流密度を変化させた時のＣＯＤの低減率の挙動を示している。

ここでは、電流密度が上昇するにつれてＣＯＤ低減率が漸増しているが、４０A/dm²を超えたあたりから低減率が飽和して頭打ちになっているのがわかる。また、２０A/dm²未満では、望ましいＣＯＤ低減率の数値（およそ３０％）に満たないことがわかる。

このことから、対象臭気が、臭気中の他の成分に比べてクレゾール等の難分解性成分を多く含み、対象臭気を完全分解する場合には、陽極への電流密度を２０〜４０A/dm²となるよう調整するのが好ましいといえる。

このように、電流密度を調整することにより、負荷電流を一定としながらＯＨラジカルの発生量を増加させることができ、脱臭能力の向上を実現することができる。また、対象となる臭気に含まれる臭気成分に応じて電流密度を調整し、ＯＨラジカルの発生量を適正なものとすることができ、効率的な脱臭を可能としている。

以上説明したように、本実施の形態に係る脱臭装置によれば、脱臭対象の臭気に含まれる臭気成分に応じて、負荷電流を一定としながら陽極への電流密度を調整することにより、臭気成分に対して適正量のＯＨラジカルを発生させて、効率のよい脱臭が可能となっている。

本発明に係る脱臭装置及び脱臭方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の目的を達成でき、かつ発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々設計変更が可能であり、それらも全て本発明の範囲内に包含されるものである。

本発明に係る脱臭装置は、臭気ガスを発生させる工業関連装置の脱臭装置として有用であり、特に、鋳造工場等の低圧鋳造機やシェルマシンの脱臭装置として好適である。

Claims

臭気成分を含む被処理ガスに洗浄水を散水して、被処理ガスの臭気成分を洗浄水に吸着させることで臭気を除去して清浄ガスを排出し、臭気成分が吸着された水を電気分解により浄化する脱臭装置であって、
被処理ガスに含まれる臭気成分を検出する臭気成分検出手段と、
臭気成分検出手段の検出結果に応じて、電気分解に用いられる陽極への電流密度を調整する電流密度調整手段とを備える
ことを特徴とする脱臭装置。
前記電流密度調整手段は、
陽極への電流密度を８〜１７A/dm²に調整する
ことを特徴とする請求項１記載の脱臭装置。
前記電流密度調整手段は、
陽極への電流密度を２０〜４０A/dm²に調整する
ことを特徴とする請求項１記載の脱臭装置。
臭気成分を含む被処理ガスに洗浄水を散水して、被処理ガスの臭気成分を洗浄水に吸着させることで臭気を除去して清浄ガスを排出し、臭気成分が吸着された水を電気分解により浄化する脱臭方法であって、
被処理ガスに含まれる臭気成分を検出する臭気成分検出ステップと、
臭気成分検出ステップにおける検出結果に応じて、電気分解に用いられる陽極への電流密度を調整する電流密度調整ステップとを含む
ことを特徴とする脱臭方法。