JP4827828B2 - ガス不純物除去方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガス不純物除去方法及び装置に関し、さらに詳細には、例えば、空気流路中に配置した空気浄化空調装置などにより流通空気に含まれるガス不純物を除去する際に用いられるガス不純物除去方法及び装置に関する。

例えば、半導体製造工場、或いは食品の製造工場や加工工場などでは、製品の歩留まり向上、或いは製品生産過程における衛生上の問題などから所定の清浄度にコントロールされたクリーンルームで製品が生産されていることは既によく知られている。かかるクリーンルームは、塵埃やガス不純物等を除去した清浄な空気が該クリーンルームに供給されることにより所定の清浄度に保たれている。可溶性のガス不純物等を除去する従来の装置としては、エアワッシャーによる滴下式のガス不純物除去装置が知られている。

滴下式のガス不純物除去装置の一例は、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されたガス除去装置は、クリーンルームの床下空間部に設置されている。これにより、クリーンルームからその床下空間部に取り込まれた空気は、ガス除去装置を通過することで空気中のガス不純物が除去され、清浄な空気がクリーンルームに戻される。かかるガス除去装置は、矩形状の本体フレーム内にグラスファイバー製の加湿モジュール（気液接触用の素材）を配置して形成された水接触エレメント（気液接触エレメント）と、ガス不純物を吸収する吸収液である水を水接触エレメントの上部から滴下供給する散水装置とを備えて構成されている。水接触エレメントの上部から供給される水は、タンクに収容されており、それを供給ポンプで送水し、また、水接触エレメントから滴下した水はドレンパンに貯水され、そこからドレン管により排水されるようになっている。

また、比較的に規模（風量）の大きなクリーンルームでは、ガス不純物除去装置が、前述の特許文献１に開示されているような気液接触エレメントを複数積み重ねて形成された気液接触ユニットを必要に応じて空気の流れ方向に複数配置した構造とされていることも知られている。このような複数の気液接触エレメントを積み重ねた気液接触ユニットを用いる滴下式のガス不純物除去装置では、所定純度の純水を各気液接触ユニットにおける最上部の気液接触エレメントに供給して最下段の気液接触エレメントまで滴下し、最下段の気液接触エレメントを流れ落ちた純水をドレンパンで受けて排水、若しくは循環ポンプによって再度、気液接触エレメントに供給するようになっている。
特開２００４−２２３４７７号公報

しかしながら、このような複数の気液接触エレメントを積み重ねて形成された気液接触ユニットによるガス不純物除去装置では、各気液接触ユニットの高さが高くなると、気液接触ユニットを流れ落ちる純水の滴下時間が必然的に長くなり、それだけ下段側の気液接触エレメントを滴下する純水は汚れ（ガス不純物の吸収量が多く）、ガス不純物除去効果は低下する。例えば、酸性ガスなどを除去する場合には、気液接触エレメントを滴下する純水のｐＨ値が５．５以下になるとガス除去率は著しく低下する。そのため、従来では、下段の気液接触エレメントでのガス不純物除去効率の低下を避けるため、供給する純水の量を多くしていた。純水は、比較的に高価であるので、これを多量に使用するガス不純物除去装置では、経費が高騰し、その結果クリーンルームを所定の清浄度に保つコストが高くなり、それがクリーンルームで製造される商品の価格を高める、という問題があった。

この発明の目的は、かかる従来の問題点を解決するためになされたもので、可溶性ガス不純物を含む汚染空気の流通路内に複数の気液接触ユニットを上下方向に並べて構成された気液接触ユニットによる汚染空気中の可溶性ガス不純物を除去して浄化する際、従来のガス不純物除去装置に比べて安価にガス不純物の除去を行うことが可能なガス不純物除去方法及び装置を提供することにある。

本発明は、流通路内を流れる可溶性ガス不純物を含む汚染空気を吸収液との気液接触により浄化するガス不純物除去装置であり、その特徴とするところは、気液接触用の吸収液湿潤素材で作られた少なくとも２つ以上の気液接触エレメントを上下方向に並べて形成されて前記流通路内に設置された第１気液接触ユニットと、前記第１気液接触ユニットの各気液接触エレメントに前記吸収液を滴下し、前記各気液接触エレメントの通気路に前記吸収液の水膜を形成すべく最上段の前記気液接触エレメントに前記吸収液を供給する吸収液供給手段と、前記最上段の気液接触エレメントから最下段の気液接触エレメントまで滴下した前記吸収液と補給された前記吸収液とを受けて排出する排出手段と、少なくとも２つ以上の前記気液接触エレメントを上下方向に並べて形成されて前記流通路内において前記第１気液接触ユニットの下流側に配置された第２気液接触ユニットとから構成され、前記第１気液接触ユニットが、最上段の前記気液接触エレメントより下側に位置する任意の前記気液接触エレメント間に前記吸収液を補給する第１補給部を備え、前記第２気液接触ユニットが、最上段の前記気液接触エレメントより下側に位置する任意の前記気液接触エレメント間に設置され、上方から滴下してくる前記吸収液を集めるドレンパンと、このドレンパンの下部に配置され、該ドレンパンより下に位置する前記気液接触エレメントに新たな前記吸収液を補給する第２補給部とを備え、前記ガス不純物除去装置が、前記第１補給部に新たな吸収液又は使用済み吸収液のいずれかを補給する吸収液補給手段を有し、前記吸収液補給手段が、前記第２気液接触ユニットの前記第２補給部を介して前記ドレンパンより下に位置する前記気液接触エレメントに新たな前記吸収液を補給し、さらに、前記ドレンパンで集められた前記吸収液を前記第１気液接触ユニットの前記第１補給部に送給してそれより下方の前記気液接触エレメントに補給する連通配管手段を備えている。

本発明のガス不純物除去装置における実施形態の一例としては、前記ガス不純物除去装置が、前記流通路内において上流側に並んで配置された２つの前記第１気液接触ユニットと、下流側に並んで配置された２つの前記第２気液接触ユニットとを含み、前記連通配管手段が、２つの前記第２気液接触ユニットのうち上流側に位置する前記第２気液接触ユニットの前記ドレンパンに集められた前記吸収液を最上流側の前記第１気液接触ユニットの前記第１補給部に補給する第１配管と、２つの前記第２気液接触ユニットのうち下流側に位置する前記第２気液接触ユニットの前記ドレンパンに集められた前記吸収液を２つの前記第１気液接触ユニットのうち下流側に位置する前記第１気液接触ユニットの前記第１補給部に補給する第２配管とから構成されている。

さらに、本発明は、気液接触用の吸収液湿潤素材で形成された少なくとも２つ以上の気液接触エレメントを、可溶性ガス不純物を含む汚染空気の流通路内に上下方向に並べて形成された少なくとも１つの気液接触ユニットを備え、前記流通路を通過する前記汚染空気中の前記可溶性ガス不純物を前記気液接触ユニットにより除去して浄化するガス不純物除去方法であり、その特徴とするところは、最上段の前記気液接触エレメントに前記可溶性ガス不純物を除去する吸収液を供給して最下段の前記気液接触エレメントまで滴下し、前記各気液接触エレメントの通気路に前記吸収液の水膜を形成すること、最上段の前記気液接触エレメントより下側に位置する任意の前記気液接触エレメントに新たな吸収液又は使用済み吸収液のいずれかを補給し、上方から流れ落ちる前記吸収液とともに最下段の前記気液接触エレメントまで滴下させること、最上段の前記気液接触エレメントから最下段の前記気液接触エレメントまで滴下した前記吸収液と補給された前記吸収液とを受けて排出することを含み、前記流通路内には、少なくとも２以上の前記気液接触ユニットが前記汚染空気の流れ方向に並べて設置され、上流側に設置された前記気液接触エレメントにおける最上段の前記気液接触エレメントより下側に位置する任意の前記気液接触エレメントに、下流側に設置された前記気液接触ユニットにおける少なくとも１の前記気液接触エレメントを滴下した前記吸収液を集めて補給するとともに、集めた前記吸収液が滴下した前記気液接触エレメントより下側に位置する前記気液接触エレメントに新たな前記吸収液を供給して最下段の前記気液接触エレメントまで滴下する。

さらに、本発明は、気液接触用の吸収液湿潤素材で形成された少なくとも２つ以上の気液接触エレメントを、可溶性ガス不純物を含む汚染空気の流通路内に上下方向に並べて形成された少なくとも１つの気液接触ユニットを備え、前記流通路を通過する前記汚染空気中の前記可溶性ガス不純物を前記気液接触ユニットにより除去して浄化するガス不純物除去方法であり、その特徴とするところは、最上段の前記気液接触エレメントに前記可溶性ガス不純物を除去する吸収液を供給して最下段の前記気液接触エレメントまで滴下し、前記各気液接触エレメントの通気路に前記吸収液の水膜を形成すること、最上段の前記気液接触エレメントより下側に位置する任意の前記気液接触エレメントに新たな吸収液又は使用済み吸収液のいずれかを補給し、上方から流れ落ちる前記吸収液とともに最下段の前記気液接触エレメントまで滴下させること、最上段の前記気液接触エレメントから最下段の前記気液接触エレメントまで滴下した前記吸収液と補給された前記吸収液とを受けて排出することを含み、前記流通路内には、少なくとも３つの前記気液接触ユニットが前記汚染空気の流れ方向に並べて設置され、最上流側に設置された前記気液接触ユニットにおける最上段の前記気液接触エレメントより下側に位置する任意の前記気液接触エレメントに、最下流側に設置された前記気液接触ユニットにおける最上段の前記気液接触エレメントを滴下した前記吸収液を集めて補給するとともに、集めた前記吸収液が滴下した前記気液接触エレメントより下側に位置する前記気液接触エレメントに新たな前記吸収液を供給して最下段の前記気液接触エレメントまで滴下する。

また、本発明のガス不純物除去方法に係る実施形態の他の例では、最上段の前記気液接触エレメントより下側に位置する任意の前記気液接触エレメント上から補給する前記吸収液の補給量が、最上段の前記気液接触エレメントに供給される前記吸収液の量の１．０〜１／３倍である。

本発明のガス不純物除去方法及び装置によると、複数の気液接触エレメントを上下方向に並べて構成された気液接触ユニットでは、最上段の気液接触エレメントから例えば所定純度の純水のような吸収液を供給して最下段の気液接触エレメントまで滴下し、同時に、最上段の気液接触エレメントを除く任意の気液接触エレメントに、最上段の気液接触エレメントに供給する吸収液とほぼ同等量若しくは１／３の量の新たな吸収液を補給し、上方の気液接触エレメントから流れ落ちる吸収液と混合しながら最下段の気液接触エレメントまで滴下させる。これにより、全体として使用する吸収液の量は、従来のガス不純物除去方法に比べてほぼ同じか少ない量の吸収液の使用により、ガス不純物の除去効率を従来のガス不純物除去方法とほぼ同等か若しくは向上させることができる。

また、本発明のガス不純物除去方法及び装置によると、少なくとも２以上の気液接触ユニットが汚染空気の流れ方向に並べて設置されている場合、下流側の気液接触ユニットを滴下する吸収液の汚染度は、それより上流側の気液接触ユニットを滴下する吸収液より低いので、下流側の気液接触ユニットで使用された吸収液を集めて上流側の気液接触ユニットにおける最上段の気液接触エレメントを除く任意の気液接触エレメントに補給すると共に、集めた吸収液が滴下した気液接触エレメントより下側に位置する気液接触エレメントからは新たな吸収液を供給して最下段の気液接触エレメントまで滴下するようにしても、新たらしい吸収液を多量に使用することなくガス不純物の除去効率を従来のガス不純物除去方法とほぼ同等か若しくは向上させることができる。

さらに、本発明のガス不純物除去方法及び装置によると、流通路内に少なくとも３つの気液接触ユニットが汚染空気の流れ方向に並べて設置されている場合、最下流側の気液接触ユニットにおける最上段の気液接触エレメントを滴下した吸収液の汚染度が最も低いので、この吸収液を集めて最上流側の気液接触ユニットにおける最上段の気液接触エレメントより下側に位置する任意の気液接触エレメントに補給すると共に、集めた吸収液が滴下した気液接触エレメントより下側に位置する気液接触エレメントからは新たな吸収液を供給して最下段の気液接触エレメントまで滴下するようにしても、新たらしい吸収液を多量に使用することなくガス不純物の除去効率を従来のガス不純物除去方法及び装置とほぼ同等か若しくは向上させることができる。

さらに、本発明のガス不純物除去方法によると、ガス不純物の除去効果と吸収液の使用量との観点から、最上段の気液接触エレメントより下側に位置する任意の気液接触エレメント上から補給する吸収液の補給量が、最上段の気液接触エレメントに供給される吸収液の量の１．０〜１／３倍であることが好ましい。

以下、本発明のガス不純物除去方法及び装置について添付の図を参照してさらに詳細に説明する。図１及び図２は、本発明の第１実施形態に係るガス不純物除去装置１０の構成を概念的に示す構成説明図である。このガス不純物除去装置１０は、可溶性のガス不純物を含む空気が流れる流通路１１に、空気の流れ方向に所定の間隔をあけて設置された２つの第１気液接触ユニット（以下、第１ユニットと称す）１２，１３を備えている。これら各第１ユニット１２，１３は、それぞれ３つの気液接触エレメント（以下、単にエレメントと称す）１４ａ，１４ｂ，１４ｃを上下に積み重ねて構成されている。図１及び図２では、上段（１段）のエレメントが符号１４ａで示され、中段（２段）のエレメントが符号１４ｂで示され、下段（３段）のエレメントが符号１４ｃで示されている。これらエレメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、既によく知られているもので、内部には、複数の湿潤可能な素材（保水性を有する素材）が流通路１１と同じ流れ方向に通気路（図示せず）を形成するように組み合わされて形成されている。また、各エレメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃを上下に積み重ねる際には、各エレメント間の隙間やエレメントと後述するドレンパンとの間などには空気がこの隙間を通過しないように適宜の大きさ及び形状のシール材１５が介在されている。従って、流通路１１を流れる空気は、各エレメントの湿潤素材に形成されている通気路をかならず通過することになる。

このガス不純物除去装置１０では、空気中に含まれるガス不純物を吸収する吸収液として所定純度の純水１６が使用され、この純水１６を各第１ユニット１２，１３に供給する純水供給手段１７もガス不純物除去装置１０の構成要素である。図１では、各エレメントを滴下していることを示す矢印を純水と見立ててそれに符号１６を付けて示している。この純水供給手段１７は、主に、新しい純水１６を溜めた貯留槽（タンク）のような純水供給源（図示せず）と、該純水供給源から純水１６を各第１ユニット１２，１３に供給する供給配管１８とにより構成されている。この供給配管１８は、その出口側で２つに分岐し、分岐管１８ａ，１８ｂを備えている。これら分岐管１８ａ，１８ｂの管端部には多数の純水噴出穴１９が形成され、該管端部は各第１ユニット１２，１３のうち、１段目のエレメント１４ａの上部に配置された散水部２０の上方に支持されている。供給配管１８の送給側は送給ポンプ（図示せず）を介して純水供給源に連通されている。これにより、純水供給源に貯留されている新しい純水１６は、この供給配管１８と分岐管１８ａ，１８ｂを通って各第１ユニット１２，１３における１段目のエレメント１４ａに供給され、このエレメント１４ａから３段目のエレメント１４ｃまで滴下する。その結果、各エレメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃを滴下する純水１６は、これらエレメントを構成する湿潤素材に浸透して湿潤状態にすると共に通気路に水膜を形成する。

各第１ユニット１２，１３の下部、即ち３段目のエレメント１４ｃの下部には、１段目のエレメント１４ａから３段目のエレメント１４ｃまで滴下した純水１６を受けて排水する手段（排出手段）として保持容器即ちドレンパン２１が配置されている。このドレンパン２１には、各第１ユニット１２，１３における積み重ねられたエレメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃでガス不純物を吸収しながら滴下した純水１６を流通路１１の外部に設置された処理施設（図示せず）で処理すべく排水管２２が接続され、ドレンパン２１内の純水１６が排水管２２を通って処理施設に送られる。

また、このガス不純物除去装置１０では、各第１ユニット１２，１３が、上段即ち１段目のエレメント１４ａを除く任意のエレメントに新たな純水１６を補給する第１補給部２３を備えている。具体的には、図１に示されるように、上流側に位置する第１ユニット（上流側第１ユニット）１２では２段目のエレメント１４ｂの上部に第１補給部２３が設けられ、また下流側に位置する第１ユニット（下流側第１ユニット）１３では、３段目のエレメント１４ｃの上部に第１補給部２３が設けられている。これら第１補給部２３への純水１６の補給は、純水補給手段２４によりなされる。この純水補給手段２４は、主に、新しい純水１６を溜めた貯留槽（タンク）のような純水補給源（図示せず）と、この純水補給源から各第１ユニット１２，１３の所定のエレメント１４ｂ、１４ｃに新たな純水１６を補給する純水補給管２４ａとから構成されている。この純水補給管２４ａは、その出口側で２つに分岐した分岐管２４ｂ，２４ｃを備え、これら分岐管２４ｂ，２４ｃの管端部には、多数の純水噴出穴１９が形成されている。これらの管端部は、上流側第１ユニット１２におけるエレメント１４ａ，１４ｂの間（エレメント１４ｂの上部）と、下流側第２ユニット１３におけるエレメント１４ｂ，１４ｃの間（エレメント１４ｃの上部）にそれぞれ配置されて第１補給部２３を構成している。

純水補給管２４ａの送給側は、送給ポンプ（図示せず）を介して純水補給源（図示せず）に連通されている。この純水補給手段２４の構成要素である純水補給源と、１段目のエレメント１４ａに新しい純水１６を供給する純水供給源とは同じものを使用することができる。すなわち、１つの貯留槽を純水供給源及び純水補給源として兼用でき、そのため１段目のエレメント１４ａ及び２段目のエレメント１４ｂには、それぞれ同じ貯留槽から純水１６が送水される。

次に、このガス不純物除去装置１０を用いたガス不純物除去方法について説明する。可溶性ガス不純物を含む汚染空気は、図１の矢印Ｑで示されるように流通路１１を左側から右側に向い、上流側第１ユニット１２及び下流側第１ユニット１３を次々と通過して清浄化され、その後、調温調湿されてクリーンルームに送られる。各第１ユニット１２，１３では、送給ポンプにより貯留槽から汲み上げられた純水１６が供給配管１８及び分岐管１８ａ，１８ｂを通って１段目のエレメント１４ａの上部から連続的又は断続的に供給され、該１段目のエレメント１４ａを滴下する。従って、このエレメント１４ａを通過する空気に含まれるガス不純物の一部は、該エレメント１４ａを滴下する純水１６に吸収されることから、このエレメント１４ａを滴下した純水１６のガス不純物吸収力は、低下することになる。

しかし、上流側第１ユニット１２では、純水補給手段２４により２段目のエレメント１４ｂの上部から、１段目のエレメント１４ａに供給される純水１６のほぼ１／２の量の新たな純水１６が補給されているので、１段目のエレメント１４ａから２段目のエレメント１４ｂに滴下する純水１６の汚染度合いが希釈されると同時に２段目のエレメント１４ｂから滴下する純水１６の量が１．５倍に増加することから２段目及び３段目のエレメント１４ｂ，１４ｃを通過する空気中に含まれるガス不純物の純水１６への吸収力が高まる。

一般に、空気流路１１を通過する空気に含まれるガス不純物を吸収除去する効率（除去率）は、エレメントを滴下する純水の量と、純水の純度とに依存する。従って、前述した実施形態の場合には、上流側第１ユニット１２における１段目のエレメント１４ａでは、新しい純水１６が滴下するので除去率は高い。しかし、２段目のエレメント１４ｂでは、１段目のエレメント１４ａを滴下した純水１６がそのまま滴下するため、除去率が低下するが、この純水１６に新たな純水１６が補給されるため、純水１６の滴下量が多くなると共に汚染度も希釈されるため除去率を大きく低下させることがない。なお、除去率とは、ユニットを通過する前の空気中のガス不純物濃度に対するユニット通過後の空気中のガス不純物濃度の変化である。

ここで、各第１ユニット１２，１３に供給する純水１６の量について説明する。各第１ユニット１２，１３に供給する純水１６の量は、流通路１１を通過する空気量（風量）により異なるので、一般的には、水量と風量の質量比、即ち、Ｌ(Liquid)／Ｇ(Gas)により表現される。例えば、空気流路１１を流れる風量が１０，０００ｍ^３／ｈであった場合、Ｌ／Ｇが０．０５ならば、１０，０００ｍ^３／ｈ×（１／６０ｈ／ｍｉｎ）×１．２ｋｇ／ｍ^３×０．０５（Ｌ／Ｇ）＝９．９Ｌ／ｍｉｎ、となる。この式において、１．２ｋｇ／ｍ^３とは、１ｍ^３あたりの水の重さである。この式の意味するところは、風量が１０，０００ｍ^３／ｈであるとき、Ｌ／Ｇ（水量と風量の質量比）を０．０５とすれば、第１ユニット１２，１３に供給される純水１６の量は、１分間に約１０リットルとなる、ということである。このように、Ｌ／Ｇは、係数に似たパラメータとして使用され、この数値が大きい程、流通路１１を流れる風量に対して供給する純水の量が多いことになることから、このＬ／Ｇの数値により純水の使用量が判断できる。純水１６のＬ／Ｇは、エレメントでのガス不純物除去率が設計値を越えるように決められる。

さて、この実施形態に係るガス不純物除去装置１０では、上流側第１ユニット１２における２段目のエレメント１４ｂ、及び下流側第２ユニット１３における３段目のエレメント１４ｃの上部から補給される純水１６の量は、１段目のエレメント１４ａの上部から供給する純水１６の量の１／２とされる。具体的には、例えば、上流側第１ユニット１２において、１段目のエレメント１４ａの上部から補給する純水１６のＬ／Ｇは、０．００５０、２段目のエレメント１４ｂの上部から補給される純水１６のＬ／Ｇは、０．００２５であり、１段目のエレメント１４ａに供給する純水１６と２段目のエレメント１４ｂから補給する純水１６の合計のＬ／Ｇは、０．００７５である。

また、この実施形態に係るガス不純物除去装置１０によると、導電率が０．０４ｍＳ／ｍ（純度）の純水１６を使用した場合、上流側第１ユニット１２における１段目のエレメント１４ａでのガス不純物除去率は約７９％である。１段目のエレメント１４ａを通過した純水１６は、ガス不純物を吸収した結果、導電率が１．３６ｍＳ／ｍとなるが、この純水１６に新しい純水１６が補給されるので、２段目のエレメント１４ｂを滴下する純水１６の導電率は０．９２ｍＳ／ｍとなる。そのため、２段目のエレメント１４ｂでのガス不純物除去率は約７８％となり、また、３段目のエレメント１４ｃでのガス不純物除去率は約７５％となる。

他方、下流側第１ユニット１３における１段目のエレメント１４ａでのガス不純物除去率は上流側第１ユニット１２と同様に約７９％、２段目のエレメント１４ｂでのガス不純物除去率は約７７％となる。１段目のエレメント１４ａを滴下する間にガス不純物を吸収して導電率が低下するため、２段目のエレメント１４ｂでの除去率は多少低下する。しかし、３段目のエレメント１４ｃからは新しい純水１６が補給されるので、滴下する純水１６の導電率が１．３０ｍＳ／ｍから０．９５ｍＳ／ｍに改善されるため約７７％のガス不純物除去率を得ることができる。前述したような各エレメントでの除去率を達成するには、従来のこの種のガス不純物除去装置では、１ユニットについて純水のＬ／Ｇが、０．０２であったことから比較すると、純水の使用量を大幅に減少することができるので、ランニングコストを大きく低下させることができることが分かる。

前述した第１実施形態に係るガス不純物除去装置１０では、３つのエレメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃを積み重ねて構成された第１ユニット１２，１３を、流通路１１内において空気の流れ方向に２つ配置し、上流側第１ユニット１２では、１段目と２段目のエレメント１４ａ，１４ｂの間から新しい純水１６を補給し、また下流側第１ユニット１３では、２段目と３段目のエレメント１４ｂ，１４ｃの間から新しい純水１６を補給するようにしたが、この発明では、１つのユニットを構成するエレメントの数に限定されるものではない。さらに、純水を補給する第１補給部２３の構成位置は、最上段のエレメント１４ａより下側に位置する任意のエレメント間でよく、流通路１１を流れる汚染空気のガス不純物濃度など種々の要因により適宜設定することができる。

次に、この発明の第２実施形態に係るガス不純物除去装置について説明する。図３及び図４には、第２実施形態に係るガス不純物除去装置３０が示されている。このガス不純物除去装置３０では、第１実施形態で用いた第１ユニット１２と、別な構成の第２ユニット３１とが流通路１１内において空気の流れ方向に所定の間隔をあけて配置されている。第２ユニット３１も第１ユニット１２と同様に３つのエレメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃを上下に重ねて構成されている。このガス不純物除去装置３０の説明において、これを示す図３及び図４において、図１及び図２に示されるガス不純物除去装置１０の構成と同一部分又は相当する部分には同一の参照符号を付けることでその詳細な説明を省略する。

このガス不純物除去装置３０が、前述したガス不純物除去装置１０と相違する点は、第１ユニット１２より下流側に第２ユニット３１が配置され、第２ユニット３１における１段目のエレメント１４ａを滴下した使用途中の純水１６が集められ、その純水１６が上流側に位置する第１ユニット１２の第１補給部２３に補給される点である。すなわち、第２ユニット３１は、１段目のユニット１４ａと２段目のユニット１４ｂとの間に配置されたドレンパン３２を備え、このドレンパン３２に１段目のエレメント１４ａを滴下した純水１６が集められる。このドレンパン３２の下部には、第２補給部３３が設けられている。

第２ユニット３１の１段目と２段目のエレメント１４ａ，１４ｂの間に配置されたドレンパン３２に集められた純水１６は、連通配管手段３５の配管３５ａにより第１ユニット１２の第１補給部２３に補給される。この第１補給部２３は、連通配管手段３５の配管３５ａにおける管端部により構成されている。すなわち、この配管３５ａの一端部は、ドレンパン３２内に連通するように該ドレンパンに接続され、また他端側における管端部は、上流側第１ユニット１２における１段目と２段目のエレメント１４ａ，１４ｂの間（エレメント１４ｂの上部）に配置されて第１補給部２３を構成している。この配管３５ａにおける他端側の管端部にも多数の純水噴出穴１９が形成されている。

また、第２ユニット３１の第２補給部３３への純水１６の補給は、純水補給手段２４によりなされる。この純水補給手段２４は、第１実施形態のガス不純物除去装置１０で説明したように、新しい純水１６を溜めた貯留槽（タンク）のような純水補給源（図示せず）と、この純水補給源から第２ユニット３１における２段目のエレメント１４ｂに新たな純水１６を補給する純水補給管３４とから構成されている。すなわち、純水補給管３４における送給側の端部は、第１実施形態における純水補給手段２４と同様に純水補給源（貯留槽）に連通し、出口側の管端部には、多数の純水噴出穴１９が形成されている。この管端部は、第２ユニット３１におけるエレメント１４ａ，１４ｂの間（エレメント１４ｂの上部）に配置されて第２補給部３３を構成している。

このようなガス不純物除去装置３０では、新しい純水１６が純水供給手段１７により純水供給源から２つの第１ユニット１２及び第２ユニット３１のそれぞれ上部に供給され、また、第１ユニット１２における２段目のエレメント１４ｂにも、純水補給手段２４を構成する純水補給管３４を通って新しい純水１６が第２補給部３３に補給される。第１ユニット１２における１段目のエレメント１４ａ、及び第２ユニット３１における１段目のエレメント１４ａに供給される純水のＬ／Ｇは、それぞれ同じで、０．００５であり、また、第２ユニット３１における２段目のエレメント１４ｂに補給される純水のＬ／Ｇも、０．００５である。従って、これら２つの第１ユニット１２及び第２ユニット３１全体に供給される純水１６のＬ／Ｇは、トータルで０．０１５である。

第１ユニット１２の上部から供給された純水１６は、図１及び図２に示されるガス不純物除去装置１０とまったく同じように３段目のエレメント１４ｃまで滴下し、ドレンパン２１に収容されて回収される。他方、第２ユニット３１では、前述したように１段目のエレメント１４ａを滴下した純水１６は、このエレメント１４ａの直下に設置したドレンパン３２にすべて集められ、２段目以降のエレメント１４ｂ，１４ｃには滴下しない。そのため、２段目以降のエレメント１４ｂ，１４ｃには、前述したように新しい純水１６が純水補給手段２４の純水補給管３４を通ってエレメント１４ｂの上部から補給され、３段目のエレメント１４ｃまで滴下した後にドレンパン２１に集められて回収される。

第２ユニット３１における１段目のエレメント１４ａを滴下してドレンパン３２に集められた使用途中の純水１６は、連通配管手段３５の配管３５ａを通ってユニット１２における２段目のエレメント１４ｂに設けられた第１補給部２３に補給され、１段目のエレメント１４ａから滴下する純水１６と混合して３段目のエレメント１４ｃまで滴下し、最終的にドレンパン２１に集められて回収される。このような第２実施形態に係るガス不純物除去装置３０によると、最初に汚染空気が通過する第１ユニット１２では、１段目のエレメント１４ａに導電率が０．０４ｍＳ／ｍ（純度）の新しい純水１６が滴下しているので、ここでの除去率は、第１実施形態と同様に約７９％である。そして、１段目のエレメント１４ａを滴下した純水１６は、ガス不純物を吸収することにより導電率が約１．３５ｍＳ／ｍとなる。さらに、２段目のエレメント１４ｂには、１段目のエレメント１４ａを滴下した純水１６に、第２ユニット３１の１段目のエレメント１４ａを滴下した純水１６が補給され、それらが混合して滴下することになる。

補給される純水１６は、第２ユニット３１における１段目のエレメント１４ａを滴下してはいるが、第２ユニット３１を通過する空気は、既に第１ユニット１２を通過することである程度は清浄化されていることから第２ユニット３１における１段目のエレメント１４を滴下した純水１６の汚染度は第１ユニット１２における１段目のエレメント１４ａを滴下した純水１６に比べて高くはなく、その導電率は約０．９２ｍＳ／ｍである。そのため、この純水１６が、第１ユニット１２における２段目のエレメント１４ｂに補給されると、２段目のエレメント１４ｂを滴下する純水１６の導電率は約１．１５ｍＳ／ｍとなり、純水１６の汚染度が多少希釈され、それと同時に純水１６の量が約２．０倍に増加することになる。

その結果、第１ユニット１２における２段目のエレメント１４ｂでの除去率は、約７５％程度となり、また３段目のエレメント１４ｃでの除去率は、約７３％となる。他方、第２ユニット３１では、２段目のエレメント１４ｂに伝導率が０．０４ｍＳ／ｍ（純度）のまったく新しい純水１６が補給されるので、２段目のエレメント１４ｂでの除去率は約７９％で、更に３段目のエレメント１４ｃでの除去率は約７６％となる。このように、第１ユニット１２における２段目以降のエレメント１４ｂ，１４ｃに、第２ユニット３１における１段目のエレメント１４ａを滴下した使用途中の純水１６を補給することで、全体として使用する純水の量を減少させても各エレメントでの除去率を高めることができるため、ランニングコストを大きく低下させることができることができる。

なお、前述した第２実施形態に係るガス不純物除装置３０では、図３及び図４に示されるように第１ユニット１２と第２ユニット３１とを流通路１１内に設置し、第２ユニット３１で使用した純水１６を、第１ユニット１２における２段目のエレメント１４に補給し、集めた純水１６が滴下した１段目のエレメント１４ａより下側に位置する２段目のエレメント１４ｂには新たな純水１６を補給して３段目のエレメント１４ｃまで滴下させるようにした場合について説明したが、本発明のガス不純物除去装置は、このような装置３０に限定されるものではない。例えば、図３に示されるように第２ユニット３１と、該第２ユニット３１における１段目のエレメント１４ａを滴下した純水１６が補給される第１ユニット１２とを一組として、この組を空気流路１１内に２つ、若しくはそれ以上設置することにより空気中に含まれるガス不純物の除去を実施することもできる。

さらに、この発明の第３実施形態に係るガス不純物除去装置について説明する。図５には、第３実施形態に係るガス不純物除去装置４０が示されている。このガス不純物除去装置４０では流通路１１内に、空気の流れ方向上流側から下流側に向かって４つのユニットが空気の流れ方向に所定の間隔を開けて設置されている。これら４つのユニットにおいて、上流側に位置する２つのユニットが、前述した実施形態で使用した第１ユニット１２であり、これに隣接して下流側に配置された２つのユニットが、前述した実施形態で使用した第２ユニット３１である。

これら４つのユニットは、前述した各実施形態のガス不純物除去装置１０，３０と同様にそれぞれ３つの気液接触エレメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃを積み重ねて構成されている。このガス不純物除去装置４０を示す図５において、図１及び図３に示されるガス不純物除去装置１０，３０と同一又は相当する構成部分には同じ参照符号を付けて詳細な説明を省略する。上流側に位置する２つの第１ユニット１２では、１段目のエレメント１４ａの上部から新しい純水１６が供給され、また２段目のエレメント１４ｂの上部に設けられた第１補給部２３からは下流側に位置する第２ユニット３１における１段目のエレメント１４ａを滴下した純水１６が補給され、さらに、下流側に位置する２つの第２ユニット３１では、１段目のエレメント１４ａを滴下した純水１６が該エレメント１４ａの真下に配置されたドレンパン３２に集められて上流側に位置する２つの第１ユニット１２で再利用され、同時にこれらドレンパン３２の真下に設置された第２補給部３３から新しい純水１６が供給され、２段目及び３段目の各エレメント１４ｂ，１４ｃを連続して滴下する。

具体的には、このガス不純物除去装置４０では、２つの第２ユニット３１のうち、上流側に位置する１つの第２ユニット３１（最上流側から数えて３番目のユニット）における１段目のエレメント１４ａを滴下した純水１６は、ドレンパン３２に集められて最上流側に位置する第１ユニット１２における２段目のエレメント１４ｂ上の第１補給部２３に補給される。また、２つの第２ユニット３１のうち、下流側に位置する１つの第２ユニット３１（最下流側に位置するユニット）における１段目のエレメント１４ａを滴下した純水１６は、ドレンパン３２に集められ、２つの第１ユニット１２のうち、下流側に位置する１つの第１ユニット（最上流側から数えて２番目のユニット）における２段目のエレメント１４ｂ上の第１補給部２３に補給される。

このように２つの第２ユニット３１のそれぞれで利用した純水１６を集めて、上流側に配置した２つの第１ユニット１２に補給し、同時に、各第２ユニット３１における２段目のエレメント１４ｂ上部の第２補給部３３から新しい純水１６を補給する純水補給手段２４について図６を参照して更に説明する。図６は、図５に示されるように流通路１１において空気の流れ方向に所定の間隔を開けて配置された全部で４つのユニット１２，３１における１段目のエレメント１４ａと２段目のエレメント１４ｂとの間に配置された構成部分のみを示す純水補給手段２４の概略構成図である。この純水補給手段２４は、新たな純水１６を各第２ユニット３１における２段目のエレメント１４ｂに補給する純水補給管４１と、各第２ユニット３１における１段目のエレメント１４ａを滴下した純水１６をドレンパン３１で集めて２つの第１ユニット１２のそれぞれにおける２段目のエレメント１４ｂに補給する連通配管手段３５とから構成されている。

この図６から明らかなように、純水補給手段２４の純水補給管４１は、送給側の端部が純水を貯留した貯留槽に連通し、この純水補給管４１の出口側は２つに分岐し、一方の分岐管４１ａの端管部は第１ユニット３１に配置されたドレンパン３２の下に設置されて第２ユニット３１の第２補給部３３を構成している。また、他方の分岐管４１ｂの端管部は、最下流側に位置する第２ユニット３１に配置されたドレンパン３２の下に設置されて第１補給部３３を構成している。これら各分岐管４１ａ，４１ｂの端管部には、多数の純水噴出穴が形成され、これらの噴出穴から新しい純水１６が噴出し、各第２ユニット３１において２段目のエレメント１４ｂから３段目のエレメント１４ｃまで滴下する。

さらに、純水補給手段２４の連通配管手段３５は、各第２ユニット３１の各ドレンパン３２に集められた純水１６を２つの第１ユニット１２のそれぞれにおける２段目のエレメント１２ｂ上部の第１補給部２３に補給する２つの配管４２，４３をそれぞれ備えている。第１配管４２の一端は、上流側に位置する第２ユニット３１のドレンパン３２内に連通し、他端側の管端部は、最上流側に位置する第１ユニット１２における１段目と２段目のエレメント１４ａ，１４ｂ間に配置されて第１補給部２３を構成している。また、第２配管４３の一端は、最下流側に位置する第２ユニット３１のドレンパン３２内に連通し、他端側の管端部は、最上流側の第１ユニット１２から数えて２番目の第１ユニット１２における１段目と２段目のエレメント１４ａ，１４ｂ間に配置されて第１補給部２３を構成している。これら第１配管４２及び第２配管４３における他端側の管端部にも多数の純水噴出穴が形成されている。

また、このガス不純物除去装置４０では、全部で４つのユニット１２，３１のそれぞれ上部に、純水供給手段１７の供給配管１８に連通する分岐管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄの各管端部が配置されている。これら分岐管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄにおける管端部の構造や取り付け構造は、図１及び図３に示されるガス不純物除去装置１０，３０と全く同じであり、このガス不純物除去装置４０ではユニットが４つであることから純水供給手段１７を構成する供給配管１８の出口側が４つに分岐しているだけである。

このガス不純物除去装置４０によると、新しい純水１６が、純水供給手段１７の供給配管１８及び分岐管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄを通って純水供給源から４つの第１ユニット１２，３１のそれぞれ上部に供給される。それぞれ２つの第１ユニット１２と第２ユニット３１における１段目のエレメント１４ａに供給される純水１６、及び各第２ユニット３１における２段目のエレメント１４ｂに供給される純水１６のＬ／Ｇは、それぞれ同じで、０．００５であり、従ってこれら４つのユニット１２，３１全体に供給される純水１６の合計は、０．０３０である。第１及び第２ユニット１２，３１の上部から供給された純水１６は、図１及び図２に示されるガス不純物除去装置１０とまったく同じように３段目のエレメント１４ｃまで滴下し、ドレンパン２１に収容されて回収される。他方、各第２ユニット３１では、前述したように１段目のエレメント１４ａを滴下した純水１６は、このエレメント１４ａの直下に設置したドレンパン３２にすべて集められ、２段目以降のエレメント１４ｂ，１４ｃには滴下しない。そのため、２段目以降のエレメント１４ｂ，１４ｃには２段目のエレメント１４ｂの上部に設けられている第２補給部３３から純水補給手段２４の純水補給管４１及び各分岐管４１ａ，４１ｂを介して新しい純水１６が補給され、３段目のエレメント１４ｃまで滴下した後にドレンパン２１に集められて回収される。

各第２ユニット３１における１段目のエレメント１４ａを滴下してドレンパン３２に集められた使用途中の純水１６は、連通管手段３５を構成する第１配管４２及び第２配管４３を通って各第１ユニット１２における２段目のエレメント１４ｂの第１補給部２３に補給され、１段目のエレメント１４ａから滴下する純水１６と混合して３段目のエレメント１４ｃまで滴下し、最終的にドレンパン２１に集められて回収される。

上述したように第３実施形態に係るガス不純物除去装置４０では、２つの第１ユニット１２と２つの第２ユニット３１を空気の流れ方向に上流側から配置した場合、純水補給方法として、上流側に配置した２つの第１ユニット１２のうち、最上流側の第１ユニット１２における２段目のエレメント１４ｂには、下流側に配置した２つの第２ユニット３１のうち、上流側に配置した第２ユニットにおける１段目のエレメント１４ａを滴下した純水１６を集めて補給し、下流側に位置する第１ユニット１２における２段目のエレメント１４ｂには、最下流側に位置する第２ユニット３１における１段目のエレメント１４ａを滴下した純水１６を集めて補給するようにしたので、第２実施形態に係るガス不純物除去装置と同じように、少ない純水の使用量でガス不純物の高い除去効果を得ることができる。

なお、前述した各実施形態のガス不純物除去装置において、連通配管手段３５の配管３５ａ，４２，４３、又は排出手段を構成する排水管２２の途中に送給ポンプを設置することによりドレンパンに集められた純水を強制的に流すようにすることもできる。

本発明の第１実施形態に係るガス不純物除去装置を概略的に示す構成説明図である。 図１に示されるガス不純物除装置における上流側ユニットを空気の流れ方向から見た構成説明図である。 本発明の第２実施形態に係るガス不純物除去装置を概略的に示す構成説明図である。 図３に示されるガス不純物除装置における上流側ユニットを空気の流れ方向から見た構成説明図である。 本発明の第３実施形態に係るガス不純物除去装置を概略的に示す構成説明図である。 図５に示されるガス不純物除去装置において４つの気液接触ユニットにおける１段目と２段目のエレメントの間に配置された構成部分のみを空気の流れ方向に配列して示す純水補給手段の概略構成説明図である。

１０，３０，４０ ガス不純物除去装置
１１ 流通路
１２，１３，３１ 気液接触ユニット
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ 気液接触エレメント
１６ 純水
１７ 純水供給手段
１８ 供給配管
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ 分岐管
１９ 純水噴出穴
２１，３２ ドレンパン
２２ 排水管
２４ 純水補給手段
２４ａ，３４，４１ 純水補給管
３５ 連通配管手段
３５ａ 連通管
４２ 第１連通管
４３ 第２連通管

Claims (5)

1. 流通路内を流れる可溶性ガス不純物を含む汚染空気を吸収液との気液接触により浄化するガス不純物除去装置において、
   気液接触用の吸収液湿潤素材で作られた少なくとも２つ以上の気液接触エレメントを上下方向に並べて形成されて前記流通路内に設置された第１気液接触ユニットと、前記第１気液接触ユニットの各気液接触エレメントに前記吸収液を滴下し、前記各気液接触エレメントの通気路に前記吸収液の水膜を形成すべく最上段の前記気液接触エレメントに前記吸収液を供給する吸収液供給手段と、前記最上段の気液接触エレメントから最下段の気液接触エレメントまで滴下した前記吸収液と補給された前記吸収液とを受けて排出する排出手段と、少なくとも２つ以上の前記気液接触エレメントを上下方向に並べて形成されて前記流通路内において前記第１気液接触ユニットの下流側に配置された第２気液接触ユニットとから構成され、
   前記第１気液接触ユニットが、最上段の前記気液接触エレメントより下側に位置する任意の前記気液接触エレメント間に前記吸収液を補給する第１補給部を備え、前記第２気液接触ユニットが、最上段の前記気液接触エレメントより下側に位置する任意の前記気液接触エレメント間に設置され、上方から滴下してくる前記吸収液を集めるドレンパンと、このドレンパンの下部に配置され、該ドレンパンより下に位置する前記気液接触エレメントに新たな前記吸収液を補給する第２補給部とを備え、
   前記ガス不純物除去装置が、前記第１補給部に新たな吸収液又は使用済み吸収液のいずれかを補給する吸収液補給手段を有し、前記吸収液補給手段が、前記第２気液接触ユニットの前記第２補給部を介して前記ドレンパンより下に位置する前記気液接触エレメントに新たな前記吸収液を補給し、さらに、前記ドレンパンで集められた前記吸収液を前記第１気液接触ユニットの前記第１補給部に送給してそれより下方の前記気液接触エレメントに補給する連通配管手段を備えることを特徴とするガス不純物除去装置。
2. 前記ガス不純物除去装置が、前記流通路内において上流側に並んで配置された２つの前記第１気液接触ユニットと、下流側に並んで配置された２つの前記第２気液接触ユニットとを含み、前記連通配管手段が、２つの前記第２気液接触ユニットのうち上流側に位置する前記第２気液接触ユニットの前記ドレンパンに集められた前記吸収液を最上流側の前記第１気液接触ユニットの前記第１補給部に補給する第１配管と、２つの前記第２気液接触ユニットのうち下流側に位置する前記第２気液接触ユニットの前記ドレンパンに集められた前記吸収液を２つの前記第１気液接触ユニットのうち下流側に位置する前記第１気液接触ユニットの前記第１補給部に補給する第２配管とから構成されている請求項１に記載のガス不純物除去装置。
3. 気液接触用の吸収液湿潤素材で形成された少なくとも２つ以上の気液接触エレメントを、可溶性ガス不純物を含む汚染空気の流通路内に上下方向に並べて形成された少なくとも１つの気液接触ユニットを備え、前記流通路を通過する前記汚染空気中の前記可溶性ガス不純物を前記気液接触ユニットにより除去して浄化するガス不純物除去方法において、
   最上段の前記気液接触エレメントに前記可溶性ガス不純物を除去する吸収液を供給して最下段の前記気液接触エレメントまで滴下し、前記各気液接触エレメントの通気路に前記吸収液の水膜を形成すること、最上段の前記気液接触エレメントより下側に位置する任意の前記気液接触エレメントに新たな吸収液又は使用済み吸収液のいずれかを補給し、上方から流れ落ちる前記吸収液とともに最下段の前記気液接触エレメントまで滴下させること、最上段の前記気液接触エレメントから最下段の前記気液接触エレメントまで滴下した前記吸収液と補給された前記吸収液とを受けて排出することを含み、
   前記流通路内には、少なくとも２以上の前記気液接触ユニットが前記汚染空気の流れ方向に並べて設置され、上流側に設置された前記気液接触エレメントにおける最上段の前記気液接触エレメントより下側に位置する任意の前記気液接触エレメントに、下流側に設置された前記気液接触ユニットにおける少なくとも１の前記気液接触エレメントを滴下した前記吸収液を集めて補給するとともに、集めた前記吸収液が滴下した前記気液接触エレメントより下側に位置する前記気液接触エレメントに新たな前記吸収液を供給して最下段の前記気液接触エレメントまで滴下することを特徴とするガス不純物除去方法。
4. 気液接触用の吸収液湿潤素材で形成された少なくとも２つ以上の気液接触エレメントを、可溶性ガス不純物を含む汚染空気の流通路内に上下方向に並べて形成された少なくとも１つの気液接触ユニットを備え、前記流通路を通過する前記汚染空気中の前記可溶性ガス不純物を前記気液接触ユニットにより除去して浄化するガス不純物除去方法において、
   最上段の前記気液接触エレメントに前記可溶性ガス不純物を除去する吸収液を供給して最下段の前記気液接触エレメントまで滴下し、前記各気液接触エレメントの通気路に前記吸収液の水膜を形成すること、最上段の前記気液接触エレメントより下側に位置する任意の前記気液接触エレメントに新たな吸収液又は使用済み吸収液のいずれかを補給し、上方から流れ落ちる前記吸収液とともに最下段の前記気液接触エレメントまで滴下させること、最上段の前記気液接触エレメントから最下段の前記気液接触エレメントまで滴下した前記吸収液と補給された前記吸収液とを受けて排出することを含み、
   前記流通路内には、少なくとも３つの前記気液接触ユニットが前記汚染空気の流れ方向に並べて設置され、最上流側に設置された前記気液接触ユニットにおける最上段の前記気液接触エレメントより下側に位置する任意の前記気液接触エレメントに、最下流側に設置された前記気液接触ユニットにおける最上段の前記気液接触エレメントを滴下した前記吸収液を集めて補給するとともに、集めた前記吸収液が滴下した前記気液接触エレメントより下側に位置する前記気液接触エレメントに新たな前記吸収液を供給して最下段の前記気液接触エレメントまで滴下することを特徴とするガス不純物除去方法。
5. 最上段の前記気液接触エレメントより下側に位置する任意の前記気液接触エレメント上から補給する前記吸収液の補給量が、最上段の前記気液接触エレメントに供給される前記吸収液の量の１．０〜１／３倍である請求項３または請求項４に記載のガス不純物除去方法。

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