JP2020032381A - 気体処理装置、気体処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的低濃度のＶＯＣを含む処理対象ガスを効率的に処理することのできる、気体処理装置及び気体処理方法を提供する。【解決手段】気体処理装置は、ＶＯＣに属する少なくとも一種の処理対象物質に対する吸着性能を示す第一吸着領域と、処理対象物質に対する吸着性能を示し、第一吸着領域とは異なる位置に存在する第二吸着領域と、処理対象物質を含む第一ガスを第一吸着領域に導入する第一配管系統と、第一ガスに比べて処理対象物質の混入濃度が低い第二ガスを第二吸着領域に導入する第二配管系統と、第二吸着領域を通過した第二ガスに対して紫外光を照射可能に構成された紫外光源とを備え、第一吸着領域と第二吸着領域とが切替可能に構成されている。【選択図】 図１

Description

本発明は、気体処理装置及び気体処理方法に関し、特にＶＯＣ（Volatile Organic Compounds：揮発性有機化合物）を含むガスを処理するための気体処理装置及び気体処理方法に関する。

近年、地球環境や人体に影響を及ぼす可能性があるガスが問題化されており、自動車や工場などにおける排ガスに対しては、一定の規制が設けられている。また、屋内においても、実験設備や医療現場など、特定の薬剤を利用する可能性がある場所においては、ＶＯＣの排出規制が設けられているところが多い。

従来、紫外光源から出射された光を光触媒に照射することで活性酸素を生成させ、この活性酸素によってＶＯＣを含むガスを分解する技術が存在する（例えば、下記特許文献１参照）。

特開２０１７−２１５０７７号公報

例えば屋内環境においては、ＶＯＣの濃度を低下させる目的で適宜換気が施されるのが一般的である。すなわち、処理対象ガスに含まれるＶＯＣの濃度は、換気などの処置によってある程度低くなっているものの、規制値を満たすほど十分低くはなっていない状況が想定される。

このように、低濃度のＶＯＣを含む処理対象ガスを大量に処理するに際しては、上記従来構成の気体処理装置では十分な機能を奏することができない。なぜなら、活性酸素のうち、最も反応性が高いとされるヒドロキシラジカル（・ＯＨ）は、反応性の高さゆえ、自己分解も生じやすいためである。すなわち、せっかく反応性が高い・ＯＨを生成しても、ＶＯＣの分解に貢献することのできる・ＯＨはわずかに留まり、その多くはＶＯＣを分解させる前に自己分解などによって消滅してしまう。

本発明は、上記の課題に鑑み、比較的低濃度のＶＯＣを含む処理対象ガスを効率的に処理することのできる、気体処理装置及び気体処理方法を提供することを目的とする。

本発明に係る気体処理装置は、
ＶＯＣに属する少なくとも一種の処理対象物質に対する吸着性能を示す第一吸着領域と、
前記処理対象物質に対する吸着性能を示し、前記第一吸着領域とは異なる位置に存在する第二吸着領域と、
前記処理対象物質を含む第一ガスを、前記第一吸着領域に導入する第一配管系統と、
前記第一ガスに比べて前記処理対象物質の混入濃度が低い第二ガスを、前記第二吸着領域に導入する第二配管系統と、
前記第二吸着領域を通過した前記第二ガスに対して紫外光を照射可能に構成された、紫外光源とを備え、
前記第一吸着領域と前記第二吸着領域とが切替可能に構成されていることを特徴とする。

上述したように、活性酸素（特に・ＯＨ）は、反応性が極めて高いものの、反応性の高さゆえ寿命が短く、容易に自己分解してしまう。このため、・ＯＨは、ＶＯＣに属する処理対象物質（以下、適宜、単に「ＶＯＣ」と略記する。）を低濃度で含有するガスを大量に処理するのには不向きであった。これに対し、上記の構成によれば、吸着材などで構成される吸着領域によってＶＯＣを吸着させることで処理できるため、ＶＯＣを低濃度で含有するガスであっても、比較的大きな流量で通流させながら処理をすることが可能となる。

ところが、吸着領域にＶＯＣを吸着させることによってガスを処理する場合、ＶＯＣの吸着処理が進行する結果、経時的に吸着性能が低下するという別の課題が存在する。このような課題に対処するため、本発明に係る気体処理装置は、複数の吸着領域が切替可能に構成されている。すなわち、ＶＯＣを含む処理対象ガス（第一ガス）が通流される第一吸着領域と、第一ガスよりもＶＯＣ濃度の混入濃度が低いガス（第二ガス）が通流される第二吸着領域とが、切替可能に構成されている。

上記の構成によれば、ＶＯＣを含むガス（第一ガス）に対してある程度の時間にわたって処理を行った吸着領域に対して、第一ガスよりもＶＯＣ濃度の混入濃度が低いガス（第二ガス）を通流させることが可能となる。これにより、吸着領域に吸着していた多くのＶＯＣが第二ガスの通流によって脱着され、吸着領域の下流側（後段）へと押し流される。この結果、吸着領域の吸着性能が向上する。

つまり、上記第一ガスは、気体処理装置によって処理する対象となるガスを想定している一方で、第二ガスは、吸着領域の吸着性能を回復させる目的となるガスを想定しており、例えば清浄空気を利用することができる。

第二ガスの通流によって吸着領域に吸着していた多くのＶＯＣが押し流されると、この吸着領域（第二吸着領域）の下流側を流れるガスにはＶＯＣが高い濃度で含まれることになる。より詳細には、第二吸着領域の下流側を流れるガスは、処理する対象となる第一ガスよりもＶＯＣの混入濃度が高くなる。このようにＶＯＣの混入濃度が高くなったガス（第二ガス）に対し、紫外光源から紫外光を照射させることで、紫外光の照射によって生成された・ＯＨが、当該ガスに多く含まれるＶＯＣに対して反応し、ＶＯＣが高効率で分解される。

つまり、上記の構成によれば、処理対象ガスである第一ガスがＶＯＣの混入濃度が比較的低い場合であっても、比較的大きな流量で通流させながらＶＯＣの除去を行うことができる。一方で、処理性能が経時的に低下することを抑制すべく、吸着領域に対して清浄用の第二ガスが通流されることで、ＶＯＣが脱着される。このとき通流される第二ガスは、あくまで吸着性能の再生を目的としたものであり、処理対象ガスに含まれるＶＯＣの除去を直接的な目的としていない。このため、吸着領域に吸着されたＶＯＣの脱着が可能な範囲内の流量であれば、第一ガスよりも低流量で第二ガスを通流させたとしても、処理対象ガスである第一ガスの処理速度に対して大きな影響を与えない。

また、紫外光をＶＯＣ含有ガスに照射させることで当該ガスに含まれるＶＯＣを分解するに際し、生成された・ＯＨをＶＯＣに効率的に作用させる観点からは、ガスの流量は比較的低いことが好ましい。上記の構成によれば、第一ガスの流量よりも低流量で第二ガスを通流させることが可能であるため、第二ガスに含まれるＶＯＣを、高効率で分解することができる。

ところで、ＶＯＣを含むガスを燃焼することでＶＯＣを処理する方法が従来存在するが、この方法を採用する場合には、燃焼用のバーナーや、熱交換器など、燃焼に伴う設備の設置が必要となり、装置規模が極めて大型化する。また、燃焼という処理が行われる性質上、安全性の観点から設置される場所に制限を受ける。更には、燃焼という処理の性質上、起動にある程度の時間がかかるため、いったん処理を開始すると、処理をある程度長時間にわたって継続させなければ処理効率が低下してしまう。このため、処理が必要なタイミングで稼働させるというような用途での利用には不向きである。

これに対し、本発明に係る気体処理装置は、吸着領域の吸着性能を回復させる目的で、紫外光源を設けている。このような紫外光源としては、例えば、エキシマランプ、低圧水銀ランプ、ＬＥＤやＬＤなどの固体光源を用いることができ、特に、Ｘｅを含む放電用ガスが充填されたエキシマランプを好適に用いることができる。第二ガスを処理するために紫外光源を備える構成としたことで、装置規模が小型化されるため、例えば排気ダクトに直接連結するなどして設置することが可能である。

また、紫外光源を用いたことで、稼働時の応答速度がバーナーによる燃焼形式と比較して極めて速い。このため、例えば、室内において、ＶＯＣを含むガスが生成される作業が行われる時間帯にだけ装置を稼働させてＶＯＣを分解する一方、他の時間帯には稼働させないという利用方法が可能である。特に、紫外光源をエキシマランプで構成する場合には、瞬時点灯が可能であるため、その効果は顕著である。

更に、燃焼形式によってＶＯＣを処理する場合、仮に複数の配管からＶＯＣを含むガスが通流される環境においては、これらのガスを合流させて一括で処理をすることが想定される。これは、上述したように、燃焼装置は大型化するため、近接した位置に複数の燃焼装置を配置できないという場所的な制約によるものである。このような事情が存在するため、燃焼装置は、想定される最も高濃度のＶＯＣを含むガスが通流してきた場合においてもＶＯＣの処理ができるように、燃焼出力を設定しておく必要がある。これに対し、紫外光源によってＶＯＣの処理を行う場合には、装置規模が小型化されるため、各配管毎に紫外光源を設置することが可能となる。また、紫外光源によってＶＯＣの処理を行う構成によれば、ＶＯＣの濃度に応じて光源の光出力を調整することも可能である。このため、本発明に係る装置によれば、燃焼形式による処理方法に比べて、使用環境に応じた高い自在性を有するという効果も有する。

前記気体処理装置において、前記第一吸着領域と前記第二吸着領域とがそれぞれ別体の吸着材で構成されているものとしても構わない。この場合、前記第一吸着領域における前記第一ガスの吸着性能が所定の閾値以下に低下した時点、又は所定の時間が経過した時点で、前記第二吸着領域と前記第一吸着領域とを交換する処理が行われるものとしても構わない。

また、別の態様として、前記第一吸着領域と前記第二吸着領域とは、同一の吸着材上の異なる領域で構成されており、前記吸着材が移動することで前記第一吸着領域と前記第二吸着領域とが切替可能に構成されているものとしても構わない。例えば、吸着材のうち、ある領域（第一吸着領域）に対しては第一配管系統からのガスが導入され、別の領域（第二吸着領域）に対しては第二配管系統からのガスが導入されるように各配管系統を配置しておくと共に、吸着材が所定の駆動機構によって回転制御される構成とすることができる。

前記気体処理装置において、前記第一吸着領域を通過した後の前記第一ガスの少なくとも一部が、前記第二吸着領域よりも上流の位置において前記第二配管系統に導入されているものとしても構わない。

第一吸着領域を通過した後の第一ガスは、ＶＯＣが吸着された後のガスであるため、ＶＯＣの含有濃度が極めて低くなっている。このため、第二吸着領域に吸着されていたＶＯＣを脱着させるためのガスとして利用することが可能である。

本発明に係る気体処理方法は、
ＶＯＣに属する少なくとも一種の処理対象物質に対する吸着性能を示す第一吸着領域に、前記処理対象物質を含む第一ガスを通流する工程（ａ）と、
前記処理対象物質に対する吸着性能を示す第二吸着領域に、前記第一ガスに比べて前記処理対象物質の混入濃度が低い第二ガスを、前記工程（ａ）において前記第一ガスを通流する流量よりも低い流量で通流する工程（ｂ）と、
前記第二吸着領域を通過した前記第二ガスに対して紫外光を照射する工程（ｃ）と、
前記第一吸着領域と前記第二吸着領域とを所定のタイミングで切り替える工程（ｄ）とを有することを特徴とする。

前記紫外光は、主たる発光波長が１６０ｎｍ以上２００ｎｍ未満であるものとしても構わない。より好ましくは、主たる発光波長が１６０ｎｍ以上１８０ｎｍ未満である。

本発明の気体処理装置及び気体処理方法によれば、比較的低濃度のＶＯＣを含む処理対象ガスを効率的に処理することが可能となる。

気体処理装置の第一実施形態の構成を模式的に示すブロック図である。 紫外光源の構造を模式的に示す断面図である。 紫外光源の構造を模式的に示す別の断面図である。 第一吸着領域と第二吸着領域とが切替可能に配置された構成例を模式的に示す図面である。 気体処理装置の第一実施形態の別構成を模式的に示すブロック図である。 気体処理装置の第一実施形態の別構成を模式的に示すブロック図である。 気体処理装置の第二実施形態の構成を模式的に示すブロック図である。 吸着材の構造を模式的に示す平面図である。 吸着材の動きを模式的に示す平面図である。 気体処理装置の第三実施形態の構成を模式的に示すブロック図である。 気体処理装置の第三実施形態の構成を模式的に示すブロック図であり、図９Ａの時点とは別の時点における状態を示す図面である。

本発明の気体処理装置及び気体処理方法の各実施形態について、適宜図面を参照して説明する。なお、以下の各図面において、図面上の寸法比と実際の寸法比は必ずしも一致しておらず、各図面間の寸法比についても必ずしも一致していない。

［第一実施形態］
図１は、本発明に係る気体処理装置の第一実施形態の構成を模式的に示すブロック図である。図１に示すように、気体処理装置１は、第一吸着領域１１と、第二吸着領域１２と、紫外光源２０と、第一配管系統３１と、第二配管系統３２と、を備える。

（第一配管系統３１，第二配管系統３２）
第一配管系統３１は、処理対象物質を含むガスＧ１（以下、「第一ガスＧ１」と呼ぶ。）を通流させる配管系統である。処理対象物質は、ＶＯＣに属する少なくとも一種の物質を含む。より具体的には、処理対象物質は、トルエン、ホルムアルデヒド、キシレン、スチレン、エチルベンゼン、ジクロルメタン、テトラクロルエチレン、トリクロルエチレン、メチルイソブチルケトン、クロロホルム、アセトアルデヒド、及び労安法施行令別表に記載された有機溶剤からなる群から選ばれた少なくとも一種が該当する。第一ガスＧ１は、例えば工場、実験・研究施設などから排出される排ガスや、ＶＯＣを含む物質が混在する可能性のある屋内空間内の雰囲気ガスなどが想定される。この場合、第一配管系統３１は、例えば工場の排気ダクトや、屋内の換気ダクトに連結されるものとして構わない。

第二配管系統３２は、第一ガスＧ１よりも処理対象物質の混入濃度が低いガスＧ２（以下、「第二ガスＧ２」と呼ぶ。）を通流させる配管系統である。一例として、第二ガスＧ２は、大気（清浄空気）を用いることができる。また、後述するように、第一ガスＧ１は、第一吸着領域１１を通過することで、混入されていた処理対象物質が第一吸着領域１１に吸着されるため、処理対象物質の混入濃度が低下した状態で排出される。このため、第一吸着領域１１を通過した後の第一ガスＧ１ｚが、第二吸着領域１２の上流の位置において第二配管系統３２に導かれることで、第二吸着領域１２に導入される第二ガスＧ２の一部又は全部に含まれていても構わない。

（第一吸着領域１１，第二吸着領域１２）
第一吸着領域１１及び第二吸着領域１２は、いずれも、処理対象物質に対する吸着性能を示す部材（以下、適宜「吸着材」と呼ぶ。）で構成される。一例として、第一吸着領域１１及び第二吸着領域１２は、疎水性ゼオライト、疎水性シリカゲル、活性炭などが利用できる。本実施形態では、第一吸着領域１１と第二吸着領域１２とが、それぞれ別体の吸着材で構成されており、取り外し／再取り付けが可能な態様で設置されている。

（紫外光源２０）
紫外光源２０は、第二吸着領域１２を通過した後の第二ガスＧ２ｙに対して紫外光を照射可能に構成されている。紫外光源２０が出射する紫外光の主たる波長は、好ましくは、１６０ｎｍ以上２００ｎｍ未満であり、より好ましくは１６０ｎｍ以上１８０ｎｍ未満である。紫外光源２０がこのような波長帯の光を出射することで、後述するように反応性の高い・ＯＨが高確率で生成される。一例として、紫外光源２０は、放電用ガスが封入されたエキシマランプで構成される。放電用ガスは、一例としてキセノン（Ｘｅ）を含み、より詳細には、Ｘｅとネオン（Ｎｅ）を所定の比率（例えば３：７）で混在させたガスを利用することができる。

図２は、紫外光源２０の構造の一例を模式的に示す断面図である。図２は、紫外光源２０がエキシマランプで構成されている場合が図示されている。紫外光源２０は、管体２４と、管体２４を挟むように配置された２つの電極（２１，２２）と、これら２つの電極（２１，２２）の間に電圧（例えば、交流の高電圧）を印加するための電源（不図示）を備える。

管体２４は、両端に、内部を気密にする封止部（２５，２６）を備え、内側には前述した放電用ガスが封入されている。封止部２５には、金属箔２７と、この金属箔２７に電気的に接続された外部リード２８の一部とが埋設されている。金属箔２７は、電極２２及び外部リード２８に連結されている。

本実施形態では、電極２１は筒状に形成されており、この内側に管体２４が挿入されて配置されている。電極２１は、管体２４の内部から放射された光を、通過又は透過させる光路部２９を備えている。例えば、光路部２９は貫通孔で構成されている。電極２１は、板状の部材に複数の貫通孔を有するように形成されていてもよく、複数の棒状の部材を格子状や網目状に配置して形成されていてもよく、棒状の部材を螺旋状に配置して形成されていてもよい。光路部２９は、透光性を有する部材で構成されていてもよい。

本実施形態において、電極２２は、棒状に形成され、管体２４の内部に配置されている。電極２２の両端部が封止部（２５，２６）に埋設されることで、電極２２が管体２４に固定されている。

管体２４を含むランプ体は、筐体２０Ｈの内側に配置されている。第二吸着領域１２を通過した第二ガスＧ２ｙは、筐体２０Ｈと管体２４との間を通流する間に、管体２４から出射された紫外光Ｌ１が照射された後、排出される。以下では、紫外光Ｌ１が照射された後の第二ガスＧ２ｙを、「第二ガスＧ２ｚ」と記載する。

なお、紫外光源２０は、エキシマランプに限らず、ＬＥＤやレーザダイオードなどの固体光源で構成されても構わない。また、紫外光源２０をエキシマランプで構成する場合においても、図２に示す構造はあくまで一例であって、この形状には限られない。例えば、図３に示すように、２つの電極（２１，２２）の双方が、管体２４の外側面上の離間した位置に、相互に、管体２４及びその内部に充填された放電用ガスを介した状態で配置されていても構わない。この場合も、各電極（２１，２２）には、紫外光Ｌ１を透過できるように、適宜、光路部２９が設けられているものとして構わない。

（処理方法）
以下、気体処理装置１を用いて、処理対象物質を含む第一ガスＧ１を処理する方法について説明する。

上述したように、処理対象物質を含む第一ガスＧ１は、工場、実験・研究施設などから排出される排ガスや、ＶＯＣを含む物質が混在する可能性のある屋内空間内の雰囲気ガスなどからなる。つまり、第一ガスＧ１は、ＶＯＣがそこまで高濃度には混入されていないものの、大きな体積を有するガスであることが想定される。この第一ガスＧ１は、第一配管系統３１を通じて第一吸着領域１１に導入されると、第一吸着領域１１を通過する際に処理対象物質を第一吸着領域１１に吸着させる。これにより、第一吸着領域１１を通過した後の第一ガスＧ１ｚは、第一吸着領域１１を通過する前の第一ガスＧ１よりも、ＶＯＣの混入濃度が極めて低下した状態となる。従って、この第一ガスＧ１ｚを例えば大気に排出することが可能である。

ところで、上述したように、第一吸着領域１１は、疎水性ゼオライト、疎水性シリカゲル、活性炭などからなる吸着材で構成されるため、ＶＯＣの吸着処理が継続されるに連れ、吸着性能が経時的に低下する。このため、第一吸着領域１１を通過させた後の第一ガスＧ１ｚに含まれるＶＯＣの濃度は、少しずつ上昇することが想定される。

そこで、本実施形態の気体処理装置１においては、第一ガスＧ１を所定の時間、又は所定の流量以上通流させた後の第一吸着領域１１が、第二吸着領域１２と交換される。第二吸着領域１２には、上述したように、第一ガスよりもＶＯＣの混入濃度が低い第二ガスＧ２が導入される。この第二ガスＧ２は、吸着領域にすでに吸着しているＶＯＣを脱着させる目的で通流される。このため、上述したように、第二ガスＧ２としては、例えば清浄空気を利用することができる。また、第一吸着領域１１を通過した後の第一ガスＧ１ｚについても、ＶＯＣ混入濃度が十分低下しているため、この一部又は全部を第二ガスＧ２に利用することができる。

第二吸着領域１２に第二ガスＧ２が通流されると、第二吸着領域１２に現時点で吸着さされていたＶＯＣが第二ガスＧ２と共に押し流される。この結果、第二吸着領域１２の下流側には、ＶＯＣの混入濃度が極めて高いガスＧ２ｙが生成される。なお、第二ガスＧ２によって、第二吸着領域１２に吸着されていたＶＯＣを脱着する効果を高める目的で、第二吸着領域１２の近傍が加熱されても構わない。

第二吸着領域１２を通過することでＶＯＣを高濃度に含むようになった第二ガスＧ２ｙは、紫外光源２０に導入されて、紫外光Ｌ１が照射される。例えば、第二ガスＧ２として、空気や処理後の第一ガスＧ１ｚを利用する場合、これらのガスには一定量の酸素や水分が混在している。紫外光Ｌ１がこのような第二ガスＧ２に照射されると、下記（１）式〜（２）式の反応が進行し、反応性の高いヒドロキシラジカル（・ＯＨ）が生成される。なお、（１）式において、Ｏ（¹Ｄ）は、励起状態のＯ原子であり、高い反応性を示す。Ｏ（³Ｐ）は基底状態のＯ原子である。また、（１）式において、ｈνは、紫外光Ｌ１が吸収されていることを示す。
Ｏ₂ + ｈν → Ｏ（¹Ｄ） + Ｏ（³Ｐ） ‥‥（１）
Ｏ（¹Ｄ） + Ｈ₂Ｏ → ・ＯＨ + ・ＯＨ ‥‥（２）

なお、（１）式で生成されたＯ（³Ｐ）は、第二ガスＧ２ｙに含まれる酸素（Ｏ₂）と反応して、（３）式に従ってオゾン（Ｏ₃）を生成する。
Ｏ（³Ｐ） + Ｏ₂ → Ｏ₃ ‥‥（３）

紫外光Ｌ１の照射によって反応性の高い・ＯＨが生成されることで、第二吸着領域１２を通過した後の第二ガスＧ２ｙに含まれる高濃度のＶＯＣが高確率で分解される。この結果、第二ガスＧ２ｙは、ＶＯＣの混入濃度が低下した第二ガスＧ２ｚに変換され、排出される。

ところで、紫外光Ｌ１を第一ガスＧ１に照射することでも、第一ガスＧ１に含まれるＶＯＣを処理できるようにも思われる。しかし、・ＯＨは、反応性が極めて高いものの、反応性の高さゆえ寿命が短く、容易に自己分解してしまう。また、処理能力を高めるためには、第一ガスＧ１の流量を高める必要がある。このため、ＶＯＣの混入濃度が比較的低い第一ガスＧ１を、高い流量で流しながら、紫外光Ｌ１によって処理しようとした場合、生成された・ＯＨが、ＶＯＣの分解に寄与されずに自己分解してしまう割合が高まり、結果として処理されずにＶＯＣが残存した状態でガスが排出されてしまう。

これに対し、本実施形態の気体処理装置１によれば、ＶＯＣが吸着された第二吸着領域１２に対して、比較的清浄なガスである第二ガスＧ２を通流させることで、ＶＯＣを比較的高い濃度で含む第二ガスＧ２ｙが生成される。そして、第二ガスＧ２は、第二吸着領域１２に吸着されたＶＯＣを脱着できる程度の流量で流せばよいため、第一ガスＧ１ほど高い流量で通流させる必要がない。つまり、比較的高い濃度でＶＯＣを含む第二ガスＧ２ｙを、比較的低い流量で通流しながら、紫外光Ｌ１を照射して処理することができるため、生成された・ＯＨのうち、ＶＯＣの分解に寄与される・ＯＨの割合を高めることができる。

そして、第二ガスＧ２を第二吸着領域１２に対して通流することで、第二吸着領域１２に吸着していたＶＯＣが脱着されるため、第二吸着領域１２のＶＯＣ吸着性能が回復される。従って、このＶＯＣ吸着性能が回復した第二吸着領域１２と、上述したように、第一ガスＧ１を所定の時間、又は所定の流量以上通流させた後の第一吸着領域１１とが交換されることで、第一ガスＧ１が通流される第一吸着領域１１を、再び高い吸着性能を有した状態にすることができる。

（別構成例）
以下、本実施形態の別構成例を説明する。

〈１〉第一吸着領域１１と第二吸着領域１２とは、所定のタイミングが到来した時点で、手動によって交換されるものとして構わない。別の例としては、不図示の駆動部を備え、駆動部が駆動することで、第一吸着領域１１と第二吸着領域１２とを自動的に交換することのできる構成としても構わない。例えば、図４に模式的に示されるように、円盤状の保持部材５１上に、第一吸着領域１１と第二吸着領域１２とが、それぞれ相互に離間した位置において、紙面奥行き方向に向かって貫通するように配置され、駆動部によって保持部材５１が方向Ｒ１に沿って回転移動することで、第一吸着領域１１と第二吸着領域１２とが切り替えられる構成とすることができる。

この場合において、駆動部は、内部にタイマ機能を備え、所定の時間が経過するたびに駆動を行って、第一吸着領域１１と第二吸着領域１２とを自動的に交換するものとしても構わない。

〈２〉図５に示すように、第一配管系統３１内において、第一吸着領域１１の上流側に流量センサ５２が設置されているものとしても構わない。この流量センサ５２は、第一配管系統３１を通流する第一ガスＧ１の流量を測定する機能を有する。そして、この流量センサ５２は、第一配管系統３１を通流した第一ガスＧ１の流量を時間軸で積分することで、第一配管系統３１を通流した第一ガスＧ１の総量を算出する。この総量が所定の閾値に達した時点で、流量センサ５２は、第一吸着領域１１と第二吸着領域１２との切り替えタイミングが到来したことを示す所定の信号を出力する。これにより、第一吸着領域１１と第二吸着領域１２との切り替えタイミングが到来したことを認識することができる。

なお、この場合において、流量センサ５２からの信号が不図示の駆動部に出力され、駆動部が当該信号を受信すると、保持部材５１を回転させて、第一吸着領域１１と第二吸着領域１２とが自動的に切り替えられるものとしても構わない。

流量センサ５２は、第一ガスＧ１の流量を測定する機能のみを有し、測定された流量に関する情報が、無線又は有線によって別体の制御部（不図示）に送信されるものとしても構わない。この場合、当該制御部側において、積分、閾値との比較、及び切り替えタイミングを示す信号の出力の各処理が行われるものとしても構わない。

〈３〉図６に示すように、第一配管系統３１内において、第一吸着領域１１の下流側にＶＯＣセンサ５３が設置されているものとしても構わない。このＶＯＣセンサ５３は、第一吸着領域１１を通過した後の第一ガスＧ１ｚに混入されたＶＯＣの濃度を測定する機能を有する。そして、このＶＯＣセンサ５３は、第一ガスＧ１ｚに混入されたＶＯＣの濃度が、所定の閾値に達した時点で、流量センサ５２は、第一吸着領域１１と第二吸着領域１２との切り替えタイミングが到来したことを示す所定の信号を出力する。これにより、第一吸着領域１１と第二吸着領域１２との切り替えタイミングが到来したことを認識することができる。

なお、この場合において、気体処理装置１は、ＶＯＣセンサ５３に加えて、流量センサ５２を備えるものとしても構わない。

［第二実施形態］
本発明の気体処理装置及び気体処理方法の第二実施形態につき、主として第一実施形態と異なる箇所を説明する。図７は、第二実施形態の気体処理装置の構造を模式的に示すブロック図である。なお、第一実施形態と同一の要素については、同一の符号を付すことでその説明が適宜省略される。第三実施形態以後も同様である。

本実施形態の気体処理装置１は、第一実施形態と比較して、第一吸着領域１１と第二吸着領域１２とが、同一の吸着材１０上の異なる領域で構成されている点が異なる。図８Ａ及び図８Ｂは、本実施形態における、第一吸着領域１１と第二吸着領域１２とを説明するための模式的な図面である。

本実施形態の気体処理装置１は、図８Ａに示すように、円盤形状の吸着材１０を備える。この吸着材１０は不図示の駆動部によって回転制御が可能に構成されている。そして、吸着材１０上のある領域（第一吸着領域１１）に対して第一配管系統３１から第一ガスＧ１が導入され、吸着材１０上の別の領域（第二吸着領域１２）に対して、第二配管系統３２から第二ガスＧ２が導入される。その他の構成は、第一実施形態と共通するため説明を割愛する。

本実施形態において、吸着材１０は、連続的又は断続的に、駆動部によって回転制御される。この結果、第一配管系統３１から第一ガスＧ１が導入される第一吸着領域１１には、第二ガスＧ２が導入されてＶＯＣが脱着した後の吸着材１０上の領域が配置される。また、第二配管系統３２から第二ガスＧ２が導入される第二吸着領域１２には、第一ガスＧ１に含まれていたＶＯＣを吸着した後の吸着材１０上の領域が配置される。これにより、第一吸着領域１１は、吸着性能が回復した吸着材１０上の領域が連続的に配置され、時間が経過しても高いＶＯＣ吸着性能を確保することができる。また、第二吸着領域１２は、ＶＯＣ吸着後の吸着材１０上の領域が連続的に配置されるため、この第二吸着領域１２を通過した第二ガスＧ２ｙは、経過時間にかかわらず、ＶＯＣ混入濃度が高い状態で紫外光源２０側へと導入される。この結果、紫外光源２０からの紫外光Ｌ１が照射されて生成された・ＯＨを初めとする活性酸素によってＶＯＣが効率的に分解され、ＶＯＣの混入濃度の低い第二ガスＧ２ｚに変換され、排出される。

なお、上述した本実施形態において、吸着材１０は円形状であり、Ｒ１方向に回転可能に構成されるものとしたが、吸着材１０の形状は任意であり、矩形状、三角形状、その他種々の形状を採用することが可能である。また、第一吸着領域１１と第二吸着領域１２とを切り替える際に、吸着材１０が回転移動するものとして説明したが、上下又は左右方向への移動により切り替えられるものとしても構わない。

［第三実施形態］
本発明の気体処理装置及び気体処理方法の第三実施形態につき、主として第一実施形態と異なる箇所を説明する。図９Ａ及び図９Ｂは、本実施形態の気体処理装置及び気体処理方法を説明するための模式的なブロック図である。

図９Ａ及び図９Ｂには、第一配管系統３１が並列に４系統配置され（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ）、第二配管系統３２が並列に４系統配置されている（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ）例が図示されている。なお、この並列に配置された系統数は２以上において任意である。

本実施形態において、気体処理装置１は、第一配管系統３１及び第二配管系統３２の並列数に対応した数の紫外光源２０を備える。図９Ａ及び図９Ｂに示す例では、紫外光源（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）が備えられている。

本実施形態において、気体処理装置１は、第一配管系統３１及び第二配管系統３２の並列数に対応した数の吸着材１０を備える。図９Ａ及び図９Ｂに示す例では、吸着材（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）が備えられている。

各系統において、吸着材（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）の上流側には、第一ガスＧ１を通流させるか否かの制御を行う第一バルブ（４１ａ、４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ）と、第二ガスＧ２を通流させるか否かの制御を行う第二バルブ（４２ａ、４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ）とが、各配管に連結されている。なお、第二バルブ（４２ａ、４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ）に代えて、逆止弁で構成しても構わない。この場合、逆止弁は、第一配管系統３１を通流した第一ガスＧ１が、第二配管系統３２を通じて第二ガスＧ２の導入口側に流入しないような向きに配置される。

以下、第一バルブ（４１ａ、４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ）をまとめて呼ぶときは「第一バルブ４１」と総称し、第二バルブ（４２ａ、４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ）をまとめて呼ぶときは「第二バルブ４２」と総称する。

以下、本実施形態の気体処理装置１の処理方法について説明する。まず、図９Ａに示すように、各バルブ（４１，４２）の開閉制御を行うことで、第一配管系統３１ａには第一ガスＧ１を通流させず、第二配管系統３２ａには第二ガスＧ２が通流するようにすると共に、他の第一配管系統（３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ）に第一ガスＧ１を通流させ、他の第二配管系統（３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ）には第二ガスＧ２を通流させないようにする。そして、少なくとも第二ガスＧ２が通流される第二配管系統３２ａの下流側に位置する紫外光源２０ａを点灯し、紫外光Ｌ１を出射する。なお、他の紫外光源（２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）については、点灯しても消灯しても構わない。

図９Ａに示す状況は、吸着材１０ａに対しては第二ガスＧ２が導入される一方、吸着材（１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）については第一ガスＧ１が導入される状況に対応する。すなわち、吸着材（１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）は処理対象ガスである第一ガスＧ１に混入されたＶＯＣを吸着除去し、吸着材１０ａは、すでに吸着していたＶＯＣが第二ガスＧ２によって脱着処理される。吸着材１０ａから脱着されたＶＯＣを高濃度に含む第二ガスＧ２ｙは、紫外光源２０ａから出射された紫外光Ｌ１が照射されることで生成された・ＯＨなどの活性酸素により、混入されたＶＯＣが分解され、ＶＯＣの混入濃度が低下された第二ガスＧ２ｚに変換されて排出される。また、第一ガスＧ１は、吸着材（１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）によってＶＯＣが吸着されることで、ＶＯＣの混入濃度が低下された第一ガスＧ１ｚに変換されて排出される。

次に、第一ガスＧ１を所定の時間、又は所定の流量以上通流させた後、図９Ｂの状態に切り替える制御が行われる。まず、バルブ４１ａを閉から開に、バルブ４２ａを開から閉に替えることで、第一配管系統３１ａに第一ガスＧ１を通流させ、第二配管系統３２ａには第二ガスＧ２を通流させないようにする。一方、バルブ４１ｂを開から閉に、バルブ４２ｂを閉から開に替えることで、第一配管系統３１ｂに第一ガスＧ１を通流しないようにすると共に、第二配管系統３２ｂに第二ガスＧ２を通流させる。更に、少なくとも第二ガスＧ２が通流される第二配管系統３２ｂの下流側に位置する紫外光源２０ｂを点灯し、紫外光Ｌ１を出射させる。他の紫外光源（２０ａ，２０ｃ，２０ｄ）については、点灯しても消灯しても構わない。

図９Ａに示す状況から、図９Ｂに示す状況に切り替えられると、第二ガスＧ２が導入されて脱着処理がされていた吸着材１０ａが、第一ガスＧ１の吸着処理に利用されるようになる一方、第一ガスＧ１の吸着処理に利用されていた吸着材１０ｂは、第二ガスＧ２が導入されて脱着処理が施されることとなる。

以下、同様に、各バルブ（４１，４２）の開閉制御が行われることで、各吸着材（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）に対して導入されるガスが、第一ガスＧ１であるか、第二ガスＧ２であるかが切り替えられる。このことは、第一実施形態と同様に、ＶＯＣに対する吸着性能を示す領域に関し、第一ガスＧ１が導入される領域（第一吸着領域１１）と、第二ガスＧ２が導入される領域（第二吸着領域１２）とが切り替えられることを意味する。また、各バルブ（４１，４２）の開閉制御に伴って、各紫外光源２０の点灯制御が行われることで、吸着材１０に対して脱着処理を行った後の、高濃度にＶＯＣを含む第二ガスＧ２ｙに対する紫外光Ｌ１の照射による分解処理が施される。

なお、第一実施形態の別構成で説明したのと同様、本実施形態においても、第一吸着領域１１と第二吸着領域１２との切り替えタイミング、より具体的には、各バルブ（４１，４２）の開閉制御のタイミングを認識させる目的で、流量センサ５２及び／又はＶＯＣセンサ５３を備えるものとしても構わない。

［別実施形態］
第一実施形態及び第二実施形態において、図面上、第一吸着領域１１に対して第一ガスＧ１を導入する向きと、第二吸着領域１２に対して第二ガスＧ２を導入する向きとが同じ向きであるものとして図示されているが（例えば、図１、図７参照）、両者が互いに反対向きであっても構わない。より詳細には、第二ガスＧ２が、図１及び図７に示された態様と同様に、紫外光源２０に向かう方向（図１及び図７の紙面上では右向き）に第二吸着領域１２に対して導入される一方、第一ガスＧ１が、第二ガスＧ２とは反対の方向（図１及び図７の紙面上では左向き）に第一吸着領域１１に対して導入されるものとしても構わない。

１ ： 気体処理装置
１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ） ： 吸着材
１１ ： 第一吸着領域
１２ ： 第二吸着領域
２０（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ） ： 紫外光源
２０Ｈ ： 筐体
２１，２２ ： 電極
２４ ： 管体
２５，２６ ： 封止部
３１（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ） ： 第一配管系統
３２（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ） ： 第二配管系統
４１（４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ） ： 第一バルブ
４２（４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ） ： 第二バルブ
５１ ： 保持部材
５２ ： 流量センサ
５３ ： ＶＯＣセンサ
Ｇ１ ： 第一ガス
Ｇ１ｚ ： 第一吸着領域１１を通過した後の第一ガス
Ｇ２ ： 第二ガス
Ｇ２ｙ ： 第二吸着領域１２を通過した後の第二ガス
Ｇ２ｚ ： 紫外光Ｌ１による処理が施された後の第二ガス

Claims (10)

1. ＶＯＣに属する少なくとも一種の処理対象物質に対する吸着性能を示す第一吸着領域と、
   前記処理対象物質に対する吸着性能を示し、前記第一吸着領域とは異なる位置に存在する第二吸着領域と、
   前記処理対象物質を含む第一ガスを、前記第一吸着領域に導入する第一配管系統と、
   前記第一ガスに比べて前記処理対象物質の混入濃度が低い第二ガスを、前記第二吸着領域に導入する第二配管系統と、
   前記第二吸着領域を通過した前記第二ガスに対して紫外光を照射可能に構成された、紫外光源とを備え、
   前記第一吸着領域と前記第二吸着領域とが切替可能に構成されていることを特徴とする、気体処理装置。
2. 前記紫外光源は、Ｘｅを含む放電用ガスが充填されたエキシマランプであることを特徴とする、請求項１に記載の気体処理装置。
3. 前記第二配管系統を通流する前記第二ガスの流量は、前記第一配管系統を通流する前記第一ガスの流量よりも低いことを特徴とする、請求項１又は２に記載の気体処理装置。
4. 前記第一吸着領域と前記第二吸着領域とがそれぞれ別体の吸着材で構成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の気体処理装置。
5. 前記第一吸着領域と前記第二吸着領域とは、同一の吸着材上の異なる領域で構成されており、
   前記吸着材が移動することで前記第一吸着領域と前記第二吸着領域とが切替可能に構成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の気体処理装置。
6. 前記第一吸着領域を通過した後の前記第一ガスの少なくとも一部が、前記第二吸着領域よりも上流の位置において前記第二配管系統に導入されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の気体処理装置。
7. ＶＯＣに属する少なくとも一種の処理対象物質に対する吸着性能を示す第一吸着領域に、前記処理対象物質を含む第一ガスを通流する工程（ａ）と、
   前記処理対象物質に対する吸着性能を示す第二吸着領域に、前記第一ガスに比べて前記処理対象物質の混入濃度が低い第二ガスを、前記工程（ａ）において前記第一ガスを通流する流量よりも低い流量で通流する工程（ｂ）と、
   前記第二吸着領域を通過した前記第二ガスに対して紫外光を照射する工程（ｃ）と、
   前記第一吸着領域と前記第二吸着領域とを所定のタイミングで切り替える工程（ｄ）とを有することを特徴とする、気体処理方法。
8. 前記第一吸着領域と前記第二吸着領域とがそれぞれ別体の吸着材で構成されており、
   前記工程（ｄ）は、前記第一吸着領域における前記第一ガスの吸着性能が所定の閾値以下に低下した時点、又は所定の時間が経過した時点で、実行されることを特徴とする、請求項７に記載の気体処理方法。
9. 前記第一吸着領域と前記第二吸着領域とは、同一の吸着材上の異なる領域で構成されており、
   前記工程（ｄ）は、前記吸着材が連続的又は断続的に移動することで実行されることを特徴とする、請求項７に記載の気体処理方法。
10. 前記紫外光は、主たる発光波長が１６０ｎｍ以上２００ｎｍ未満であることを特徴とする、請求項７〜９のいずれか１項に記載の気体処理方法。

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