JP2017121593A - 排気処理装置及び排気処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】予熱器でのエネルギー消費量が抑制された排気処理装置を提供する。
【解決手段】排気処理装置４０は、外部装置から導入された排気を予熱する予熱器４２と、触媒反応により排気の少なくとも一部を分解する触媒反応槽４３と、予熱器４２を制御する制御部４５と、を備え、触媒反応槽４３を通過した後の排気の温度を検出する温度検出器４６を有し、制御部４５は、温度検出器４６によって検出された排気の温度に基づいて、予熱器４２を制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、有機溶剤等を含む排気を処理するための排気処理装置及び排気処理方法に関する。

例えば特許文献１に示すように、オフセット印刷機等の印刷機では、紙等のウェブを給送する給送装置、ウェブへの印刷を行う印刷装置、ウェブへ印刷されたインク等を乾燥させる乾燥装置、冷却装置及び折り機がこの順で並べられている。給送装置から繰り出されるウェブは、印刷装置で印刷を施された後、乾燥装置で熱風を用いて乾燥させられる。乾燥に使用された熱風からなる排気には、印刷されたウェブから蒸発したインク溶剤やその他添加剤、用紙のコート剤などに由来する有害な揮発性有機溶剤等が多量に含まれており、これらの有機溶剤成分を含む高温の排気をそのまま廃棄することはできない。そこで、乾燥に使用された排気をファンにて排気処理装置に送り込み、当該排気処理装置内で排気の浄化（脱臭）を行っている。

排気処理装置に送られた排気は、白金等の触媒による触媒反応に必要な温度まで予熱器にて予熱された後、触媒反応による酸化、分解を経て浄化される。触媒から出た排気は、熱交換器にて予熱器に向かっていく途中の排気に熱を戻した後、大気に放出される。

排気が触媒を通過する際、触媒反応による反応熱が生じ、これにより触媒及び当該触媒を通過した排気が高温になる。触媒から出た排気の温度が所定温度を越えると、触媒から熱交換器に流入した高温の排気により、乾燥装置から排出され予熱器に向かう途中の排気が触媒反応に必要な温度まで加熱される。これにより、予熱器において排気を予熱しなくても排気と触媒との反応熱のみで触媒反応が進行するようになることから、この現象は自燃と呼ばれる。触媒として白金触媒を用いる場合、自燃状態に入るためのこの所定温度は例えば４８０℃である。

排気処理装置を効率よく運転させるべく、特許文献１に記載の排気処理装置は、印刷装置における印刷インキ持出データに基づいて排気の供給量を調整し、印刷インキ持出速度が高いと排気の供給流量を大きくし、印刷インキ持出速度が低いと排気の供給流量を小さくし、印刷インキ持出速度に応じて排気の供給流量を増減して排気の浄化処理速度を制御している。これにより、特許文献１に記載の排気処理装置では、排気の処理中、常に自燃の状態が保たれるように制御される。

特許第５０５７８９６号公報

触媒として白金触媒を用いる場合、触媒反応を生じさせるために必要な温度すなわち触媒反応温度は、例えば２８０℃〜３５０℃である。ここで、触媒を用いた従来の排気処理装置では、触媒反応温度範囲の上限近傍の温度、例えば白金触媒では３５０℃、で排気の処理を行っていた。この場合、乾燥装置等の外部装置から導入された排気は、予熱器において、触媒での処理温度である３５０℃まで加熱（予熱）する必要がある。

予熱器は、ガス、石油、電気のようなエネルギーを使用するため、予熱器の出力は、排気処理装置全体のエネルギー効率に大きく影響を及ぼす。したがって、排気処理装置全体のエネルギー効率を高めるためには、予熱器の出力を抑制する制御が望まれる。そこで、本件発明者らは、有効な触媒反応温度の範囲内で予熱器での予熱温度を低減し、これにより予熱器におけるエネルギー消費量を削減することを検討している。例えば触媒として白金触媒を用いる場合、予熱器での予熱温度を一例として３００℃とすることを検討している。

一般に、排気に含まれる有機溶剤等の濃度が高いほど、触媒で生じる単位時間当たりの反応熱は大きくなり、排気に含まれる有機溶剤等の濃度が低いほど、触媒で生じる単位時間当たりの反応熱は小さくなる。ここで、予熱器での予熱温度が３５０℃である場合について検討する。排気中に含まれる有機溶剤等の濃度が低い場合は、予熱器で３５０℃まで加熱しても、触媒で生じる反応熱が小さいことから触媒通過後の排気の温度は所定温度（例えば４８０℃）に到達せず自燃状態には入らない。一方、排気中に含まれる有機溶剤等の濃度が高い場合は、予熱器で３５０℃まで加熱すると、触媒で生じる反応熱が大きいことから触媒通過後の排気の温度が所定温度に到達し自燃状態に入る。自燃状態に入った後は、予熱器による加熱を停止しても触媒反応が生じ続ける。したがって、排気中に含まれる有機溶剤等の濃度が高い場合には、予熱器におけるエネルギー消費量を大きく削減することができる。

これに対して、予熱器での予熱温度を低減した場合、例えば予熱器での予熱温度を３５０℃から３００℃に低減した場合、予熱温度を低減した分、予熱器におけるエネルギー消費量を削減することができる。しかしながら、排気中に含まれる有機溶剤等の濃度が高い場合であっても、予熱器での予熱温度が低いことから触媒通過後の排気の温度が所定温度に到達せず、自燃状態に入らないことが考えられる。この場合、予熱器におけるエネルギー消費量の削減効果が十分に得られなくなる。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、予熱器でのエネルギー消費量が抑制された排気処理装置を提供することを目的とする。

本発明による排気処理装置は、
外部装置から導入された排気を予熱する予熱器と、触媒反応により前記排気の少なくとも一部を分解する触媒反応槽と、前記予熱器を制御する制御部と、を備え、
前記触媒反応槽を通過した後の前記排気の温度を検出する温度検出器を有し、
前記制御部は、前記温度検出器によって検出された前記排気の温度に基づいて、前記予熱器を制御する。

本発明による排気処理装置において、前記予熱器は、前記排気の予熱温度を、第１の温度Ｔ_１と、前記第１の温度Ｔ_１よりも高い第２の温度Ｔ_２とに設定可能であり、前記制御部は、前記予熱温度が前記第１の温度Ｔ_１に設定されており、且つ、前記温度検出器によって検出された前記排気の温度Ｔ_ａ、第１の温度Ｔ_１、第２の温度Ｔ_２、自燃温度Ｔ_ｓが以下の関係を満たすときに、前記予熱温度を前記第２の温度Ｔ_２に設定してもよい。
Ｔ_ａ＋（Ｔ_２−Ｔ_１）≧Ｔ_ｓ

本発明による排気処理装置において、前記予熱器は、前記排気の予熱温度を、第１の温度と、前記第１の温度よりも高い第２の温度とに設定可能であり、前記制御部は、前記温度検出器によって検出された前記排気の温度が所定温度未満である場合に、前記排気の予熱温度を前記第１の温度に設定し、前記温度検出器によって検出された前記排気の温度が前記所定温度以上である場合に、前記排気の予熱温度を前記第２の温度に設定してもよい。

本発明による排気処理装置において、前記外部装置から導入された前記排気と、前記触媒反応槽を通過した後の前記排気との間で熱交換を行う熱交換器をさらに有してもよい。

本発明による排気処理方法は、
外部装置から導入された排気を予熱器で予熱する予熱工程と、触媒反応により前記排気の少なくとも一部を分解する排気分解工程と、を備え、
前記排気分解工程で分解された後の前記排気の温度に基づいて、前記予熱器を制御する。

本発明による排気処理方法において、前記予熱器は、前記排気の予熱温度を、第１の温度Ｔ_１と、前記第１の温度Ｔ_１よりも高い第２の温度Ｔ_２とに設定可能であり、
前記予熱温度が前記第１の温度Ｔ_１に設定されており、且つ、前記排気分解工程で分解された後の前記排気の温度Ｔ_ａ、第１の温度Ｔ_１、第２の温度Ｔ_２、自燃温度Ｔ_ｓが以下の関係を満たすときに、前記予熱温度を前記第２の温度Ｔ_２に設定してもよい。
Ｔ_ａ＋（Ｔ_２−Ｔ_１）≧Ｔ_ｓ

本発明による排気処理方法において、前記予熱器は、前記排気の予熱温度を、第１の温度と、前記第１の温度よりも高い第２の温度とに設定可能であり、
前記排気分解工程で分解された後の前記排気の温度が所定温度未満である場合に、前記排気の予熱温度を前記第１の温度に設定し、
前記排気分解工程で分解された後の前記排気の温度が前記所定温度以上である場合に、前記排気の予熱温度を前記第２の温度に設定してもよい。

本発明による排気処理方法において、前記外部装置から導入された前記排気と、前記排気分解工程で分解された後の前記排気との間で熱交換を行う熱交換工程をさらに有してもよい。

本発明によれば、予熱器でのエネルギー消費量が抑制された排気処理装置を提供することができる。

図１は、印刷機の一例を示す概略図である。 図２は、図１の印刷機に組み込まれた排気処理装置の一実施の形態を示す概略図である。 図３は、単位時間あたりに触媒反応槽で処理される有機溶剤等の量が多い場合における、予熱温度及び自燃温度と、触媒反応に起因する反応熱による排気の温度変化量との関係を説明するグラフである。 図４は、単位時間あたりに触媒反応槽で処理される有機溶剤等の量が少ない場合における、予熱温度及び自燃温度と、触媒反応に起因する反応熱による排気の温度変化量との関係を説明するグラフである。 図５は、図２の排気処理装置の制御の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

図１〜図５は、本発明による一実施の形態を説明するための図である。このうち図１は、一実施の形態の排気処理装置４０が組み込まれた印刷機１００の一例を示す概略図である。本実施の形態では、以下、印刷機１００としてオフセット印刷機を例に挙げて説明するが、これに限られることはなく、グラビア印刷機等の他の装置を用いることもできる。

図１に示すように、本実施の形態による印刷機１００は、ウェブＷ（被印刷物）を給送する給送装置１０と、給送装置１０から巻き出されたウェブＷに複数の色のインクを用いてオフセット印刷を行う印刷装置２０と、熱風を使ってウェブＷに印刷されたインクを乾燥させる乾燥装置３０と、インクが乾燥されたウェブＷを冷却する冷却装置６０と、冷却装置６０で冷却されたウェブＷに対して折り加工を行う折り機７０と、を備えている。

図１に示された印刷機１００で用いられるウェブＷは、例えば、紙、プラスチック、金属等のシート（フィルム、箔）である。図示された例では、長尺状のウェブＷがロール状に巻回されて原反ロールをなしている。原反ロールは、その中心部に給送装置１０の給送軸が挿通されることにより、給送装置１０に対して取り付けられる。給送装置１０は、例えば原反ロールが取り付けられた給送軸を回転させることにより、原反ロールからウェブＷを繰り出す（給送する）ことが可能に構成されている。そのため、給送装置１０の給送軸は、モータ等の駆動源と接続されてもよい。

印刷装置２０は、ウェブＷへの印刷を行う各色分（図１では４色分）の印刷部２１（２１ａ〜２１ｄ）を有している。各印刷部２１ａ〜２１ｄは、表面印刷部２６，２７及び裏面印刷部２８，２９を有し、その間をウェブＷが搬送されることによってウェブＷの表裏両面に各色の印刷が施される。表面印刷部２６，２７は、版胴２６と、この版胴２６に下方で隣接されたブランケット胴２７とを有する。また、裏面印刷部２８，２９は、版胴２８と、この版胴２８に上方で隣接されたブランケット胴２９とを有する。なお、印刷部２１ａ〜２１ｄで用いられる４色のインクは、例えば、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックからなっている。

図２に示すように、乾燥装置３０は、印刷装置２０で印刷されたウェブＷが搬入される搬入口３１ａと、インクの乾燥されたウェブＷが搬出される搬出口３１ｂと、を有する筐体３１を備える。この筐体３１内には、ウェブＷの上面と下面の各々に熱風を吹き付ける複数のノズル（図示せず）を備えた熱風吹き付け部３２が設けられている。この熱風吹き付け部３２には、バーナー等で加熱された熱風が供給される。また、筐体３１内には、筐体３１の外方から流入した空気をバーナーに送る送気ファン（図示せず）が設けられている。なお、複数のノズルは均一な間隔で千鳥状に配列されている。複数のノズルから吹き付けられる熱風によって、ウェブＷに印刷されたインクが乾燥される。筐体３１内には、筐体３１内の温度を測定するための温度計（図示せず）が設けられている。なお、熱風吹き付け部３２のノズルからウェブＷに吹き付けられる熱風の温度は例えば１７０℃程度である。

乾燥装置３０には、乾燥装置３０で発生したインク溶剤を含む排気を浄化処理する排気処理装置４０がダクト５０を介して連結されている。この排気処理装置４０は、インク溶剤を酸化させることにより除去し、清浄化するためのものである。なお、このように排気の清浄化を行うのは、乾燥装置３０で発生した排気が、有害なインク溶剤等を多量に含んでいるためである。つまり、乾燥装置３０から排出される排気に含まれるインク溶剤は有害であることから、乾燥装置３０から排出される排気をそのまま大気中に放出することができず、排気処理装置４０でインク溶剤を酸化させて除去する必要がある。

冷却装置６０は、ウェブＷに印刷されたインクを完全に固着させるためのものである。冷却装置６０では、クーリングローラ６１によってウェブＷが搬送されることにより、ウェブＷが冷却されインクが固着される。これによりインクの表面強度を向上させ、その後の搬送ローラ等による搬送におけるインクのこすれを防ぐことができる。クーリングローラ６１の内部には冷却水が流されており、冷却水の温度はウェブＷの冷却のために一定温度以下になるように制御される。

冷却装置６０でインクが固着されたウェブＷは、折り機７０で折り丁にしたうえでスタッカバンドラに搬送され、背切り、突揃え、結束等が行なわれる。

次に、排気処理装置４０について、図２を参照しながら詳細に説明する。図示された排気処理装置４０は、筐体４１と、外部装置（乾燥装置３０）から導入され後述の熱交換器４４で加熱された排気Ｅ_２を予熱する予熱器４２と、予熱器４２で予熱された又は熱交換器４４で加熱された排気Ｅ_３の少なくとも一部を触媒反応により分解する触媒反応槽４３と、外部装置から導入された排気Ｅ_１と触媒反応槽４３を通過した後の排気Ｅ_４との間で熱交換を行う熱交換器４４と、予熱器４２を制御する制御部４５と、触媒反応槽４３を通過した後の排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａを検出する温度検出器４６と、熱交換後の排気Ｅ_５を排気処理装置４０外へ排出するブロワ４７と、を有する。図示された例では、予熱器４２、触媒反応槽４３、熱交換器４４、温度検出器４６及びブロワ４７は、いずれも筐体４１内に設けられている。なお、制御部４５も筐体４１内に設けられてもよい。

予熱器４２は、外部装置から導入され熱交換器４４で加熱された排気Ｅ_２を予熱するものであり、例えば、ガス、石油、電気等をエネルギー源とするバーナー等で構成される。なお、図２に示された例では、乾燥装置３０が外部装置をなしている。予熱器４２は、排気Ｅ_２を触媒反応槽４３における触媒反応に必要な温度まで加熱する。図示された例では、予熱器４２は、排気Ｅ_２の予熱温度を、第１の温度Ｔ_１と、第１の温度Ｔ_１よりも高い第２の温度Ｔ_２とに設定可能に構成されている。なお、予熱温度は、第１の温度Ｔ_１及び第２の温度Ｔ_２の２段階に設定可能に構成されるものに限られず、３段階以上の温度に設定可能に構成されてもよい。予熱器４２における排気Ｅ_２の予熱温度は、制御部４５からの信号に基づいて設定される。

触媒反応槽４３は、予熱器４２で予熱された又は熱交換器４４で加熱された排気Ｅ_３の少なくとも一部を触媒反応により分解処理し清浄化する。触媒反応槽４３は、例えば、白金を塗布した白金触媒反応槽等である。触媒反応槽４３を通過した排気Ｅ_４は熱交換器４４に送られる。触媒反応槽４３が白金触媒反応槽である場合、触媒反応を生じさせるために必要な温度すなわち触媒反応温度は、例えば２８０℃〜３５０℃である。なお、排気Ｅ_３が触媒を通過する際、触媒反応による反応熱が生じ、これにより触媒及び当該触媒を通過した排気Ｅ_４が高温になる。排気Ｅ_３に含まれる有機溶剤等の濃度が高いほど、触媒で生じる単位時間当たりの反応熱は大きくなり、排気Ｅ_３に含まれる有機溶剤等の濃度が低いほど、触媒で生じる単位時間当たりの反応熱は小さくなる。

熱交換器４４は、外部装置（図２では乾燥装置３０）から導入された排気Ｅ_１と、触媒反応槽４３を通過した後の排気Ｅ_４と、の間で熱交換を行う。ここで、触媒反応槽４３を通過する際に触媒反応による反応熱で高温になった排気Ｅ_４から、乾燥装置３０から導入された排気Ｅ_１へ熱が移動する。これにより、触媒反応槽４３を通過してきた排気Ｅ_４は冷却されてブロワ４７へ向かい、乾燥装置３０から導入された排気Ｅ_１は、加熱されて予熱器４２へ向かう。ここで、定常運転時における、触媒反応槽４３から熱交換器４４へ流入する排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａと、熱交換器４４において排気Ｅ_４との熱交換で加熱されて予熱器４２へ向かう排気Ｅ_２の温度とは、熱交換器４４の機種や個体ごとに一定の関係を有している。したがって、使用する熱交換器４４について、定常運転時における、当該熱交換器４４へ流入する高温気体の温度と、熱交換器４４において熱交換により加熱される低温気体の加熱後の温度との関係を試験により確認しておくことで、これらの温度間の関係を用いて、触媒反応槽４３から熱交換器４４へ流入する排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａから、排気Ｅ_４との熱交換で加熱されて予熱器４２へ向かう排気Ｅ_２の温度を推定することができる。

温度検出器４６は、例えば熱電対等の温度センサで構成され、触媒反応槽４３を通過した後の排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａを検出する。検出された排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａは、制御部４５へ送られる。

制御部４５は、温度検出器４６から受け取った排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａに基づいて、予熱器４２を制御する。図２に示された例では、制御部４５は、温度検出器４６から受け取った排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａに基づいて、予熱器４２における予熱開始、予熱停止及び予熱温度の設定（変更）を行う。具体的には、制御部４５が予熱器４２に対して予熱開始、予熱停止及び予熱温度の設定（変更）のための信号を送り、予熱器４２がこの信号に基づいて予熱開始、予熱停止及び予熱温度の設定（変更）を行う。なお、図示された例では、制御部４５は筐体４１外に設けられているが、これに限られず、制御部４５は筐体４１内に設けられてもよいし、予熱器４２と一体化されて設けられてもよい。また、制御部４５は予熱器４２のみを制御するものに限られず、制御部４５が排気処理装置４０全体の各機器を制御するようにしてもよい。さらに、制御部４５が印刷機１００全体の各機器を制御するようにしてもよい。

ブロワ４７は、触媒反応槽４３で清浄化され、熱交換器４４で熱交換した後の排気Ｅ_５を排気処理装置４０外へ排出する（図２の排気Ｅ_６）。このとき、ブロワ４７で排気Ｅ_５が吸引されることにより、排気Ｅ_１〜Ｅ_５がそれぞれその移動経路内でブロワ４７に向けて吸引される。したがって、図２の実線矢印で示されているように、乾燥装置３０からの排気が、ダクト５０を経て、熱交換器４４、予熱器４２、触媒反応槽４３、熱交換器４４を順に移動することになる。すなわち、図示された例では、ブロワ４７は、熱交換器４４で熱交換した後の排気Ｅ_５を排気処理装置４０外へ排出する機能のみならず、乾燥装置３０からの排気を排気処理装置４０内へ引き込む機能をも有している。単位時間あたりに排気処理装置４０に送られる有機溶剤等を含む排気の量はブロワ４７の回転数で決定され、ブロワ４７の回転数が高くなるほど多量の排気が外部装置から排気処理装置４０内に送り込まれる。

上述のように、触媒反応槽４３では触媒反応に起因する反応熱が生じ、触媒自体の温度が上昇する。単位時間あたりに触媒反応槽４３で処理される有機溶剤等の量が多い場合、触媒が過熱して触媒が劣化する限界温度（触媒劣化温度）に近づく場合がある。この場合、ブロワ４７の回転数を上昇し、単位時間あたりに排気処理装置４０内に送り込まれる排気の量を増加させる。単位時間あたりに乾燥装置３０内で発生する有機溶剤等の量が同じである場合、単位時間あたりに排気処理装置４０内に送り込まれる排気の量が増加すると、単位排気量（体積）あたりに含まれる有機溶剤等の含有量は低減する。すなわち、乾燥装置３０から排気処理装置４０内に送り込まれる排気内の有機溶剤等の濃度が低減する。これにより、触媒反応槽４３における反応熱の生成を抑制し、触媒の温度を低下させることができる。例えば、温度検出器４６で検出された触媒反応槽４３を通過した後の排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａが触媒劣化温度未満の所定温度に達したら、ブロワ４７の回転数を増加するようにすることができる。

なお、ブロワ４７は、熱交換器４４の後に設けられるものに限られない。ブロワ４７は、例えば乾燥装置３０と熱交換器４４との間、熱交換器４４と予熱器４２との間、予熱器４２と触媒反応槽４３との間、触媒反応槽４３と熱交換器４４との間等、任意の場所に設けることができる。また、ブロワ４７は、乾燥装置３０からの排気の移動経路上の複数の箇所に設けてもよい。

本実施の形態の印刷機１００を用いた印刷方法について説明する。

まず、給送装置１０からウェブＷが巻き出され、印刷装置２０の各印刷部２１ａ〜２１ｄの表面印刷部２６，２７及び裏面印刷部２８，２９によって、ウェブＷの表裏面に例えば４色のインクで印刷される（図１参照）。なお、ウェブＷの表裏面に印刷が施されることに限られることはなく、ウェブＷの表面又は裏面のいずれかのみに印刷が施されてもよい。また、４色のインクで印刷されることに限られることはなく、例えば、いずれか１色、いずれか２色、又は、いずれか３色のインクでウェブＷに印刷が施されてもよい。

上述のように４色のインクが印刷されたウェブＷは、乾燥装置３０の筐体３１の搬入口３１ａから搬入され、筐体３１の中で各インクが乾燥される（図２参照）。この乾燥装置３０では、熱風吹き付け部３２の各ノズル（図示せず）からウェブＷの表裏面に例えば１７０℃程度の熱風が吹き付けられることで、ウェブＷのインクが乾燥される。

乾燥装置３０でインクが乾燥されたウェブＷは、冷却装置６０のクーリングローラ６１により搬送され（図１参照）、これにより、印刷されたインクがウェブＷに完全に固着される。このように冷却装置６０で冷却されたウェブＷは、折り機７０で折り丁にされ、スタッカバンドラに搬送され、スタッカバンドラにおいて背切り、突揃え、結束等が行われる。

次に、図３〜図５を参照して、本実施の形態の排気処理装置４０における排気処理方法について詳細に説明する。

乾燥装置３０でウェブＷに吹き付けられた熱風には、ウェブＷ上に印刷されたインクから蒸発したインク溶剤やその他添加剤、用紙のコート剤などに由来する有害な揮発性有機溶剤等が多量に含まれている。そこで、乾燥装置３０からの、これらの揮発性有機溶剤等を含む排気を、ダクト５０を介して排気処理装置４０へ送り込み、排気処理装置４０内で清浄化してから大気中に排出する。

乾燥装置３０（外部装置）から導入された排気Ｅ_１は、熱交換器４４で加熱されて予熱器４２へ向かう。熱交換器４４における熱交換工程については後述する。

＜予熱工程＞
予熱器４２において、熱交換器４４から導入された排気Ｅ_２が予熱される。予熱器４２は、例えばガス、石油、電気等をエネルギー源とするバーナー等で構成される。排気Ｅ_２は、予熱器４２において触媒反応槽４３における触媒反応に必要な温度まで加熱される。図示された例では、予熱器４２は、排気Ｅ_２の予熱温度を、第１の温度Ｔ_１と、第１の温度Ｔ_１よりも高い第２の温度Ｔ_２とに設定可能に構成されている。予熱器４２における排気Ｅ_２の予熱温度は、制御部４５からの信号に基づいて設定される。予熱器４２で予熱された排気Ｅ_３は、触媒反応槽４３へ送られる。

＜排気分解工程＞
予熱器４２で予熱された排気Ｅ_３は、触媒反応槽４３で、その少なくとも一部が触媒反応により分解処理され清浄化される。触媒反応槽４３は、例えば、白金を塗布した白金触媒反応槽等である。触媒反応槽４３が白金触媒反応槽である場合、触媒反応を生じさせるために必要な温度すなわち触媒反応温度は、例えば２８０℃〜３５０℃である。なお、排気Ｅ_３が触媒を通過する際、触媒反応による反応熱が生じ、これにより触媒及び当該触媒を通過した排気Ｅ_４が高温になる。排気Ｅ_３に含まれる有機溶剤等の濃度が高いほど、触媒で生じる単位時間当たりの反応熱は大きくなり、排気Ｅ_３に含まれる有機溶剤等の濃度が低いほど、触媒で生じる単位時間当たりの反応熱は小さくなる。触媒反応槽４３を通過した排気Ｅ_４は熱交換器４４に送られる。

触媒反応槽４３と熱交換器４４との間には温度検出器４６が設けられており、この温度検出器４６により、触媒反応槽４３を通過した後の排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａが検出される。本実施の形態では、制御部４５が、この温度検出器４６によって検出された排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａに基づいて、予熱器４２を制御している。制御部４５による具体的な制御方法については後述する。

＜熱交換工程＞
触媒反応槽４３で清浄化された排気Ｅ_４は、熱交換器４４において、乾燥装置３０から導入された排気Ｅ_１との間で熱交換される。この際、触媒反応槽４３を通過して触媒反応による反応熱で高温になった排気Ｅ_４から、乾燥装置３０から導入された排気Ｅ_１へ熱が移動する。これにより、触媒反応槽４３を通過してきた排気Ｅ_４は冷却され、乾燥装置３０から導入された排気Ｅ_１は加熱される。排気Ｅ_１は、その後予熱器４２へ向かう。

定常運転時における、触媒反応槽４３から熱交換器４４へ流入する排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａと、熱交換器４４において排気Ｅ_４との熱交換で加熱されて予熱器４２へ向かう排気Ｅ_２の温度とは、熱交換器４４の機種や個体ごとに一定の関係を有している。したがって、使用する熱交換器４４について、定常運転時における、当該熱交換器４４へ流入する高温気体の温度と、熱交換器４４において熱交換により加熱される低温気体の加熱後の温度との関係を試験により確認しておくことで、これらの温度間の関係を用いて、触媒反応槽４３から熱交換器４４へ流入する排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａから、排気Ｅ_４との熱交換で加熱されて予熱器４２へ向かう排気Ｅ_２の温度を推定することができる。

図３及び図４は、予熱温度（Ｔ_１，Ｔ_２）及び自燃温度Ｔ_ｓと、触媒反応に起因する反応熱による排気の温度変化量ΔＴとの関係を説明するための図である。とりわけ図３は、単位時間あたりに触媒反応槽４３で処理される有機溶剤等の量が多い場合、図４は、単位時間あたりに触媒反応槽４３で処理される有機溶剤等の量が少ない場合を示している。ここで、自燃温度Ｔ_ｓとは、外部装置から導入された排気Ｅ_１の温度が、予熱器４２による予熱によらず、熱交換器４４での触媒反応槽４３を通過した後の排気Ｅ_４との熱交換による温度上昇だけで触媒反応温度に到達するようになる、排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａのことである。すなわち、熱交換器４４での触媒反応槽４３を通過した後の排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａが自燃温度Ｔ_ｓ以上（Ｔ_ａ≧Ｔ_ｓ）であるときに、外部装置から導入された排気Ｅ_１の温度が、熱交換器４４での排気Ｅ_４との熱交換による温度上昇だけで触媒反応温度に到達するようになる。また、触媒反応に起因する反応熱による排気の温度変化量ΔＴとは、触媒反応槽４３を通過する間の触媒反応に起因する反応熱による排気の温度上昇量であり、触媒反応槽４３を通過した後の排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａと予熱温度（Ｔ_１，Ｔ_２）との差で表すことができる。すなわち、予熱温度が第１の温度Ｔ_１に設定されているときの温度変化量ΔＴは（Ｔ_ａ−Ｔ_１）で表され、予熱温度が第２の温度Ｔ_２に設定されているときの温度変化量ΔＴは（Ｔ_ａ−Ｔ_２）で表される。言い換えると、予熱温度が第１の温度Ｔ_１に設定されているときの触媒反応槽４３を通過した後の排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａは（Ｔ_１＋ΔＴ）で表され、予熱温度が第２の温度Ｔ_２に設定されているときの排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａは（Ｔ_２＋ΔＴ）で表される。

単位時間あたりに触媒反応槽４３で処理される有機溶剤等の量が多い場合、触媒で生じる単位時間当たりの反応熱が大きくなる。したがって、この場合、図３に示されているように、触媒反応に起因する反応熱による排気の温度変化量ΔＴは、単位時間あたりに触媒反応槽４３で処理される有機溶剤等の量が少ない場合（図４参照）の温度変化量ΔＴと比較して大きくなる。図３に示された例において、予熱温度が第１の温度Ｔ_１に設定されている場合、触媒反応槽４３を通過した後の排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａは、自燃温度Ｔ_ｓに達していない。

ここで、自燃温度Ｔ_ｓと触媒反応槽４３を通過した後の排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａの差（Ｔ_ｓ−Ｔ_ａ）が、第２の温度Ｔ_２と第１の温度Ｔ_１との差（Ｔ_２−Ｔ_１）以下である場合、すなわち
Ｔ_２−Ｔ_１≧Ｔ_ｓ−Ｔ_ａ ・・・（式１）
を満たす場合、言い換えると、
Ｔ_ａ＋（Ｔ_２−Ｔ_１）≧Ｔ_ｓ ・・・（式２）
を満たす場合、予熱器４２での予熱温度を第１の温度Ｔ_１から第２の温度Ｔ_２に変更すると、触媒反応槽４３を通過した後の排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａは、自燃温度Ｔ_ｓに達する。したがって、予熱器４２での予熱温度が第１の温度Ｔ_１に設定されており、且つ、触媒反応槽４３を通過した後の（温度検出器４６によって検出された）排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａ、第１の温度Ｔ_１、第２の温度Ｔ_２、自燃温度Ｔ_ｓが上記（式１）又は（式２）を満たすとき、予熱温度を第１の温度Ｔ_１から第２の温度Ｔ_２に変更することで、排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａが自燃温度Ｔ_ｓに達し自燃状態に入る。

一方、単位時間あたりに触媒反応槽４３で処理される有機溶剤等の量が少ない場合、触媒で生じる単位時間当たりの反応熱は小さくなる。したがって、この場合、図４に示されているように、触媒反応に起因する反応熱による排気の温度変化量ΔＴは、単位時間あたりに触媒反応槽４３で処理される有機溶剤等の量が大きい場合（図３参照）の温度変化量ΔＴと比較して小さくなる。図４に示された例において、予熱温度が第１の温度Ｔ_１に設定されている場合、触媒反応槽４３を通過した後の排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａは、自燃温度Ｔ_ｓに達していない。

図４に示された例では、触媒反応槽４３を通過した後の（温度検出器４６によって検出された）排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａ、第１の温度Ｔ_１、第２の温度Ｔ_２、自燃温度Ｔ_ｓは上記（式１）、（式２）のいずれも満たさない。この場合、予熱温度を第１の温度Ｔ_１から第２の温度Ｔ_２に変更しても、排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａは自燃温度Ｔ_ｓに達せず、自燃状態に入ることはない。

次に、図５を参照して、排気処理装置４０の制御の一例について説明する。図５は、排気処理装置４０の制御の一例を示すフローチャートである。

まず、排気処理装置４０の運転開始時に、制御部４５は、予熱器４２における排気の予熱温度を、第１の温度Ｔ_１及び第１の温度Ｔ_１よりも高い第２の温度Ｔ_２のうち、相対的に低温である第１の温度Ｔ_１に設定する（Ｓ１）。一例として、第１の温度Ｔ_１を３００℃、第２の温度Ｔ_２を３５０℃とし、予熱温度を第１の温度Ｔ_１である３００℃に設定する。

運転開始後、温度検出器４６で触媒反応槽４３を通過した後の排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａを検出する（Ｓ２）。温度検出器４６で検出された温度Ｔ_ａは制御部４５へ送られる。排気処理装置４０の運転中はリアルタイムで温度検出器４６により温度Ｔ_ａを検出し続ける。例えば、温度検出器４６は所定の時間間隔で温度Ｔ_ａを検出し、検出された温度Ｔ_ａを制御部４５へその都度送る。

制御部４５は、温度検出器４６によって検出された排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａ、第１の温度Ｔ_１、第２の温度Ｔ_２、自燃温度Ｔ_ｓが、
Ｔ_ａ＋（Ｔ_２−Ｔ_１）≧Ｔ_ｓ ・・・（式２）
を満たすか否かを判断する（Ｓ３）。触媒として白金触媒を用いる場合、自燃温度Ｔ_ｓは一例として４８０℃である。上記（式２）を満たしていない場合（Ｓ３でＮＯの場合）はＳ２に戻り、次に測定された温度Ｔ_ａを用いて、上記（式２）を満たすか否かが判断される。

温度検出器４６によって検出された排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａ、第１の温度Ｔ_１、第２の温度Ｔ_２、自燃温度Ｔ_ｓが、上記（式２）を満たす場合（Ｓ３でＹＥＳの場合）、制御部４５は、予熱器４２における排気の予熱温度を第１の温度Ｔ_１（３００℃）よりも高い第２の温度Ｔ_２（３５０℃）に変更する（Ｓ４）。

その後、制御部４５は、所定時間内に触媒反応槽４３における触媒反応が自燃状態に入ったか否かを判断する（Ｓ５）。所定時間が経過しても触媒反応槽４３における触媒反応が自燃状態に入っていないと判断された場合（Ｓ５でＮＯの場合）はＳ１に戻り、予熱器４２における排気の予熱温度を、再度第１の温度Ｔ_１に設定する。

所定時間内に触媒反応槽４３における触媒反応が自燃状態に入ったと判断された場合（Ｓ５でＹＥＳの場合）は、制御部４５は、予熱器４２における排気の予熱を停止する（Ｓ６）。これにより、予熱器４２での、ガス、石油、電気のようなエネルギーの使用をカットすることができる。

その後、制御部４５は、自燃状態が維持されているかを判断する（Ｓ７）。自燃状態が維持されていると判断された場合（Ｓ７でＹＥＳの場合）は、引き続き自燃状態が維持されているかを監視し続ける。自燃状態が維持されていないと判断された場合（Ｓ７でＮＯの場合）は、予熱器４２における排気の予熱を再開し（Ｓ８）、Ｓ５に戻って、所定時間内に触媒反応槽４３における触媒反応が自燃状態に入ったか否かを再度判断する。

上記特許文献１に示されているような従来技術においては、触媒反応槽における触媒反応が常に自燃状態に入るように制御されていた。ここで、単位時間あたりに触媒反応槽で処理される有機溶剤等の量は、排気処理装置の運転中にも変化する。例えば、ウェブ上に印刷されたインクの面積や厚み、印刷速度等によって、単位時間あたりに乾燥装置内で蒸発する有機溶剤等の量は変化し、これにより単位時間あたりに触媒反応槽で処理される有機溶剤等の量も変化する。従来技術では、単位時間あたりに触媒反応槽で処理される有機溶剤等の量が多い場合には、触媒反応に起因する反応熱が多くなることから、乾燥装置から導入され熱交換器を通過した排気の温度が高くなり、この排気を少ない予熱で触媒反応を生じさせるために必要な温度すなわち触媒反応温度に加熱することができる。しかしながら、単位時間あたりに触媒反応槽で処理される有機溶剤等の量が少ない場合には、触媒反応に起因する反応熱が少なくなることから、印刷装置から導入され熱交換器を通過した排気の温度が十分に高くならず、この排気を触媒反応温度まで加熱するために、予熱器において大量のエネルギーを消費していた。したがって、十分なエネルギー消費量の抑制効果が得られなかった。

これに対して、本実施の形態では、制御部４５が、温度検出器４６によって検出された触媒反応槽４３を通過した後の排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａに基づいて、予熱器４２を制御する。とりわけ、本実施の形態では、予熱器４２は、排気Ｅ_２の予熱温度を、第１の温度Ｔ_１と、第１の温度Ｔ_１よりも高い第２の温度Ｔ_２とに設定可能であり、制御部４５は、予熱温度が第１の温度Ｔ_１に設定されており、且つ、温度検出器４６によって検出された排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａ、第１の温度Ｔ_１、第２の温度Ｔ_２、自燃温度Ｔ_ｓが、
Ｔ_ａ＋（Ｔ_２−Ｔ_１）≧Ｔ_ｓ ・・・（式２）
の関係を満たすときに、予熱温度を第２の温度Ｔ_２に設定する。

したがって、単位時間あたりに触媒反応槽４３で処理される有機溶剤等の量が少ない場合には、予熱器４２での予熱温度を相対的に低い第１の温度Ｔ_１に設定することで、予熱器４２におけるエネルギー消費量を抑制することができる。また、単位時間あたりに触媒反応槽４３で処理される有機溶剤等の量が多い場合には、予熱器４２での予熱温度を相対的に高い第２の温度Ｔ_２に設定することで、触媒反応槽４３における触媒反応が自燃状態に入るようにし、これにより予熱器４２での予熱を停止して、予熱器４２におけるエネルギー消費量を抑制することができる。すなわち、本実施の形態では、単位時間あたりに触媒反応槽４３で処理される有機溶剤等の量が少ない場合であっても多い場合であっても、予熱器４２におけるエネルギー消費量を効果的に抑制することができる。

なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。

上述した実施の形態では、予熱温度が第１の温度Ｔ_１に設定されており、且つ、温度検出器４６によって検出された排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａ、第１の温度Ｔ_１、第２の温度Ｔ_２、自燃温度Ｔ_ｓが（式２）の関係を満たすときに、予熱温度を第２の温度Ｔ_２に設定するようにしたが、これに限られない。

（式２）から、以下の（式３）が導かれる。
Ｔ_ａ≧Ｔ_ｓ−（Ｔ_２−Ｔ_１） ・・・（式３）

したがって、制御部４５は、排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａ、第１の温度Ｔ_１、第２の温度Ｔ_２、自燃温度Ｔ_ｓが（式３）の関係を満たさないときに、排気Ｅ_２の予熱温度を第１の温度Ｔ_１に設定し、排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａ、第１の温度Ｔ_１、第２の温度Ｔ_２、自燃温度Ｔ_ｓが（式３）の関係を満たすときに、排気Ｅ_２の予熱温度を第２の温度Ｔ_２に設定するようにしてもよい。

すなわち、制御部４５は、温度検出器４６によって検出された排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａが所定温度未満である場合に、排気Ｅ_２の予熱温度を第１の温度Ｔ_１に設定し、温度検出器４６によって検出された排気Ｅ_４の温度Ｔ_ａが所定温度以上である場合に、排気Ｅ_２の予熱温度を第１の温度Ｔ_１よりも高い第２の温度Ｔ_２に設定するようにしてもよい。

１０ 給送装置
２０ 印刷装置
２１ 印刷部
３０ 乾燥装置
３１ 筐体
３１ａ 搬入口
３１ｂ 搬出口
３２ 熱風吹き付け部
４０ 排気処理装置
４１ 筐体
４２ 予熱器
４３ 触媒反応槽
４４ 熱交換器
４５ 制御部
４６ 温度検出器
４７ ブロワ
５０ ダクト
６０ 冷却装置
７０ 折り機
１００ 印刷機
Ｗ ウェブ

Claims (8)

1. 外部装置から導入された排気を予熱する予熱器と、触媒反応により前記排気の少なくとも一部を分解する触媒反応槽と、前記予熱器を制御する制御部と、を備えた排気処理装置であって、
   前記触媒反応槽を通過した後の前記排気の温度を検出する温度検出器を有し、
   前記制御部は、前記温度検出器によって検出された前記排気の温度に基づいて、前記予熱器を制御する、排気処理装置。
2. 前記予熱器は、前記排気の予熱温度を、第１の温度Ｔ_１と、前記第１の温度Ｔ_１よりも高い第２の温度Ｔ_２とに設定可能であり、
   前記制御部は、前記予熱温度が前記第１の温度Ｔ_１に設定されており、且つ、前記温度検出器によって検出された前記排気の温度Ｔ_ａ、第１の温度Ｔ_１、第２の温度Ｔ_２、自燃温度Ｔ_ｓが以下の関係を満たすときに、前記予熱温度を前記第２の温度Ｔ_２に設定する、請求項１に記載の排気処理装置。
   Ｔ_ａ＋（Ｔ_２−Ｔ_１）≧Ｔ_ｓ
3. 前記予熱器は、前記排気の予熱温度を、第１の温度と、前記第１の温度よりも高い第２の温度とに設定可能であり、
   前記制御部は、
   前記温度検出器によって検出された前記排気の温度が所定温度未満である場合に、前記排気の予熱温度を前記第１の温度に設定し、
   前記温度検出器によって検出された前記排気の温度が前記所定温度以上である場合に、前記排気の予熱温度を前記第２の温度に設定する、請求項１に記載の排気処理装置。
4. 前記外部装置から導入された前記排気と、前記触媒反応槽を通過した後の前記排気との間で熱交換を行う熱交換器をさらに有する、請求項１〜３のいずれかに記載の排気処理装置。
5. 外部装置から導入された排気を予熱器で予熱する予熱工程と、触媒反応により前記排気の少なくとも一部を分解する排気分解工程と、を備え、
   前記排気分解工程で分解された後の前記排気の温度に基づいて、前記予熱器を制御する、排気処理方法。
6. 前記予熱器は、前記排気の予熱温度を、第１の温度Ｔ_１と、前記第１の温度Ｔ_１よりも高い第２の温度Ｔ_２とに設定可能であり、
   前記予熱温度が前記第１の温度Ｔ_１に設定されており、且つ、前記排気分解工程で分解された後の前記排気の温度Ｔ_ａ、第１の温度Ｔ_１、第２の温度Ｔ_２、自燃温度Ｔ_ｓが以下の関係を満たすときに、前記予熱温度を前記第２の温度Ｔ_２に設定する、請求項５に記載の排気処理装置。
   Ｔ_ａ＋（Ｔ_２−Ｔ_１）≧Ｔ_ｓ
7. 前記予熱器は、前記排気の予熱温度を、第１の温度と、前記第１の温度よりも高い第２の温度とに設定可能であり、
   前記排気分解工程で分解された後の前記排気の温度が所定温度未満である場合に、前記排気の予熱温度を前記第１の温度に設定し、
   前記排気分解工程で分解された後の前記排気の温度が前記所定温度以上である場合に、前記排気の予熱温度を前記第２の温度に設定する、請求項５に記載の排気処理方法。
8. 前記外部装置から導入された前記排気と、前記排気分解工程で分解された後の前記排気との間で熱交換を行う熱交換工程をさらに有する、請求項５〜７のいずれかに記載の排気処理方法。

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