JP4982893B2 - 高周波加熱式吸着塔 - Google Patents

Description

本発明は、吸着剤と、高周波発熱体からなる充填剤に被吸着物質を挿通し、被吸着物質を吸着させ、高周波で高周波発熱体を発熱させ、吸着剤を再生させるとともに吸着物質を回収する高周波加熱式吸着塔に関する。

吸着物質とは、主に揮発性有機化合物であるが、空気中に排出することが好ましくない排ガスなどガス一般を意味する。ただし、吸着剤に吸着させることができれば、どのような気体、液体であっても吸着物質に含まれるものとする。

吸着物質を含有する吸着剤の加熱脱離方法としては、吸着剤を１０５〜１５０℃のスチームと接触させる方法が一般に採用されている。そして、この方法の場合、吸着剤からの脱着物はスチームとの混合物であることから、脱着物を回収するために、その混合物を冷却液化し、そして脱着物をスチームの凝縮により生じた水から分離させる方法が行なわれている。

しかしながら、このようなスチームを用いた脱着と再生は、一般に装置が大掛かりとなり、蒸気管理を必要とする上、スチームによる吸着剤の加熱は、外部からの伝熱によっているためにその加熱効率は余り高くなく、さらに装置全体における熱のロスを考慮に入れるとその加熱効率はかなり低く、ランニングコストが高くつくのが現状であった。また、脱着物の回収には、脱着物を水から分離せねばならないため、公害防止のための厳しい水管理が必要であった。

吸着剤からの吸着物質の加熱脱離において、スチームを用いずに加熱空気または加熱窒素を送り込む公知の技術が有るが、加熱空気または加熱窒素から吸着剤への伝熱効率が極めて悪いこと、並びに加熱空気または加熱窒素を吸着塔へ供給するまでの熱ロスが大きいという問題点が有った。

又、キュリー点を用いた吸着、濾過を行う発明として、圧力温度スイング吸着に関するものであるが、特許文献１が公開されている。

特許文献１に記載の温度スイング吸着ガス濾床ユニットを加熱する方法は、圧力温度スイング吸着ガス濾床ユニットまたは温度スイング吸着ガス濾床ユニットを加熱する方法であって、加熱手段を濾床のハウジングの内部に配置することを含んでおり、前記加熱手段は、前記床またはその層中を浄化方向に通過するガスを加熱し、加熱された空気を使用して吸着剤を加熱するように作用することを特徴とし（請求項１）、前記加熱手段が、隣接する吸着剤層の吸着剤を支持し、また隣接する吸着剤層の吸着剤によって支持されるように使用される分割エレメントの内部に置かれている加熱ユニットを含む、前記の請求の範囲のいずれか一項に記載の方法（請求項５）で、前記加熱手段がキュリー点ヒーターを含む、請求の範囲第５項に記載の方法（請求項５）とするものである。

しかしながら、特許文献１には、キュリー点ヒーターによる加熱について記載されているが、キュリー点ヒーターは、床またはその層中を浄化方向に通過するガスを加熱し、加熱された空気を使用して吸着剤を加熱するように作用するものである。気体を加熱し、その熱で吸着剤を加熱して、吸着剤に吸着したガスを回収するものであり、供給パスにおける熱ロスを回避しているが、吸着剤の加熱に加熱空気を用いているので吸着剤への伝熱効率が悪いという問題の解決にはなっていない。
特表平１０−５０８７９２号公報

スチームを用いずに、マイクロ波照射による方法も提案されているが、この方法の場合、吸着剤の温度コントロールや均一加熱が困難である等の問題点を含み、未だ満足すべき方法ではなかった。

そこで、発明者等は、新たな吸着物質の吸着回収方法として、吸着剤に吸着された吸着物質を加熱脱着させて該吸着剤を再生する方法において、該吸着物質を含有する吸着剤に、キュリー点が５０〜３５０℃の磁性体の存在下でマイクロ波を照射するか又は高周波を印加して、該磁性体を発熱させるとともに、この発熱によって該吸着剤を加熱することを特徴とする吸着剤の加熱再生方法を公開している。
国際公表ＷＯ２００３／０８０２３７号公報

しかしながら、特許文献２には、効率良く吸着剤を加熱する原理について記載されているに留まり、具体的な吸着塔への応用については言及されていない。即ち、本原理を実現する装置はなかった。

具体的には、高周波磁界を印加するためには高周波加熱用のコイルが必須であり、また、高周波発熱体と吸着剤からなる充填剤は気密容器に充填されていなければならないという二つの要請があるが、これを経済的に満たす素材・配置が考案されていなかった。

気密容器をガラスまたはテフロン（登録商標）樹脂で構成すれば気密性は満たすものの著しく高価なものになり、また金属素材（特に磁性金属）で構成すれば渦電流が生じて高周波パワーにロスが生じ、磁性金属の場合には容器内部に磁界すら到達しないという問題が有った。

そこで、本発明は、被吸着物質を吸着する吸着剤をコイルから発生する磁界によって高周波発熱体を加熱し、効率的、経済的かつコンパクトな装置で吸着剤を再生する高周波加熱式吸着塔を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成とした。
［１］被吸着物質を含むガスが送り込まれる入口及び吸着物質が除かれたガスを排気する出口を有する金属製の容器と、前記容器に収納されガスを通す絶縁体筒と、前記絶縁体筒に充填される吸着剤及び高周波発熱体よりなる充填剤と、前記容器の内側に配置された高周波加熱用コイルとからなり、
前記吸着剤に被吸着物質が吸着した後、前記コイルに高周波電圧を印加し、コイルから発生した磁界によって前記高周波発熱体が発熱し、高周波発熱体からの熱が前記吸着剤に伝達され吸着剤から吸着物質を脱離させ、回収する高周波加熱式吸着塔であって、
前記高周波加熱用コイルを絶縁体で被覆し、前記充填剤中に埋没させたことを特徴とする高周波加熱式吸着塔。
［２］磁界により発熱しない非加熱域を、前記容器の内側であって、かつ前記絶縁体筒の外側に設けたことを特徴とする［１］に記載の高周波加熱式吸着塔。
［３］前記非加熱域に、フェライトを配置したことを特徴とする［２］に記載の高周波加熱式吸着塔。
［４］被吸着物質を含むガスが送り込まれる入口及び吸着物質が除かれたガスを排気する出口を有する金属製の容器と、前記容器に収納されガスを通す絶縁体筒と、前記絶縁体筒に充填される吸着剤及び高周波発熱体よりなる充填剤と、前記容器の内側に配置された高周波加熱用コイルとからなり、
前記吸着剤に被吸着物質が吸着した後、前記コイルに高周波電圧を印加し、コイルから発生した磁界によって前記高周波発熱体が発熱し、高周波発熱体からの熱が前記吸着剤に伝達され吸着剤から吸着物質を脱離させ、回収する高周波加熱式吸着塔であって、
前記高周波加熱用コイルを前記絶縁体筒の外周を囲うように配置するとともに、前記絶縁体筒及び充填剤を一体としたカートリッジを、該コイルの内壁面をガイドとして前記容器内に出し入れ可能にしたことを特徴とする高周波加熱式吸着塔。
［５］磁界により発熱しない非加熱域を、前記容器の内側であって、かつ前記高周波加熱用コイルの外側に設けたことを特徴とする［４］に記載の高周波加熱式吸着塔。
［６］前記非加熱域に、フェライトを配置したことを特徴とする請求項［５］に記載の高周波加熱式吸着塔。
［７］前記高周波加熱用コイルが、絶縁体でコイルを一体としたモールド状に被覆されたことを特徴とする［１］〜［６］のいずれかに記載の高周波加熱式吸着塔。
［８］前記充填剤が、吸着剤及び高周波発熱体を一体とした複合吸着剤であることを特徴とする［１］〜［７］のいずれかに記載の高周波加熱式吸着塔。
［９］前記充填剤が、吸着剤と高周波発熱体を交互に積層し、或いは吸着剤と高周波発熱体を均等に混合したことを特徴とする［１］〜［７］のいずれかに記載の高周波加熱式吸着塔。
［１０］前記充填剤が、３ｍｍ以上の小空間を有するバルク状構造体の高周波発熱体と、前記小空間に充填させた吸着剤とからなることを特徴とする［１］〜［７］のいずれかに記載の高周波加熱式吸着塔。
［１１］前記高周波発熱体が、磁性体であることを特徴とする［１］〜［１０］のいずれかに記載の高周波加熱式吸着塔。
［１２］前記充填剤中に温度センサが挿入され、前記温度センサにより測定された温度データを基に高周波電流の出力制御を行うことを特徴とする［１］〜［１１］のいずれかに記載の高周波加熱式吸着塔。

本発明は、以上の構成であるから以下の効果が得られる。コイルから発生した磁界により、絶縁体筒に充填された高周波発熱体が急速に加熱され、高周波発熱体からの熱が吸着剤を加熱するため、スチームを使用することなく、コンパクトな装置で、熱効率良く、安価かつ簡便に、吸着剤に吸着した吸着物質を揮発させ、揮発ガスを付帯する凝縮装置によって冷却液化して、吸着物質を回収することができる。

又、高周波加熱コイルを金属製の容器内に納めることによって、磁界が金属壁等に妨げられることなく、直接、吸着剤及び高周波発熱体よりなる充填剤に作用することができる。これによって効率良く高周波電力を高周波発熱体に与えることができるとともに、金属容器材質として強度・経済性ともに優れた鉄系の素材(スチール等)を使うことができ、装置として経済的に成り立つ。

更に、吸着剤及び高周波発熱体よりなる充填剤を収納する絶縁体筒の材質は、気密である必要は無く、絶縁性と耐熱性を備えたものであれば任意のものが利用でき、例えばモルタル、石膏、レンガ等安価に構成することができる。

絶縁体筒を、磁界により発熱しない非加熱域を設けた前記容器に収納することにより、磁界が金属容器と作用することなく、効率的に高周波発熱体に作用し、高周波発熱体を加熱することができる。

充填剤が、吸着剤及び高周波発熱体を一体とした複合吸着剤とすることで、充填剤中で、吸着剤と高周波発熱体が均一、一様に存在し、吸着剤と高周波発熱体の混合ムラがない。

充填剤が、吸着剤と高周波発熱体との混合物である場合には、これらを均等に混合する。しかし、一般に、吸着剤と高周波発熱体は、大きさ、形状、比重が異なり、均一に混合することが困難である。発明者らは実験的に検討を重ね、吸着剤と高周波発熱体を交互に積層することでも、吸着剤が絶縁体筒内に一様に存在し、加熱ムラがないことを見いだした。またこれにより、高周波発熱体と吸着剤とを再現性良く均一に絶縁体筒内に存在させることができる。吸着剤と高周波発熱体とを均一に混合することが困難である場合には、積層が特に好ましい。

高周波発熱体で小空間を有するバルク状構造体を構成し、その小空間、隙間に吸着剤を充填することによっても均一な加熱が達成される。構造体の構成要素は線材でも、管または棒材でも、また孔開き板材でも網状でも良い。

高周波発熱体が磁性体であるため、キュリー点を持ち、充填剤がキュリー点以上に加熱されることがなく、安全かつ温度が安定する。

磁性体は高周波磁界下で、磁気ヒステリシス損失と渦電流損失によって発熱することは公知の事実である。フェライトなどの絶縁性の磁性体であれば磁気ヒステリシス損失のみによってキュリー点まで速やかに加熱され、キュリー点に到達すると磁性を失うのでそれ以上には加熱されない。

金属などの導電性磁性体では磁気ヒステリシス損失に加えて、渦電流（誘導電流）損失が有る。高周波電流は表皮効果が有るため、温度が低い間は金属磁性体のごく表面のみを誘導電流が流れるため大きなジュール加熱が発生するが、キュリー点に近づくと表皮の厚さが大きくなるため、抵抗が小さくなってジュール発熱が小さくなる。この効果によって導電性磁性体においてもキュリー点で自発的な温度制御がなされる、という効果が生じる。

なお、高周波発熱体が、金属片の場合には、吸着剤と均一に混合した充填剤とすることができ、吸着剤への伝熱効率は飛躍的に向上する。しかしながら、渦電流損失は金属片の寸法が小さくなると寸法の二乗に比例して小さくなるという公知の問題点が有った。発明者らは実験的に検討を重ね、数ｍｍ以上であれば寸法の影響は少ないという知見http://www.tech.nedo.go.jp/servlet/HoukokushoKensakuServlet?db=n&kensakuHoho=Barcode_Kensaku&SERCHBARCODE=100008012を得て本発明に到った。すなわち数ｍｍ×数ｍｍの金属片を吸着剤と混合することによって、効果的な高周波加熱が可能であることを初めて示した。

積層は、ガスの流入方向と平行方向であっても、流入方向に対して直交するようにすることもできる。なお、高周波発熱体が金属片の場合には、金属片の平面に垂直に磁界を通過させるよう積層することによって、効率よく高周波磁界を発熱に変えることができる。

コイルを絶縁体で被覆することにより、高周波発熱体と接触しても短絡しないため、コイルを充填剤内部に埋没させることができる。

高周波加熱コイルが、絶縁体で、一体としたモールド状に被覆されることで、コイルを充填剤に埋没させた場合であっても、高周波発熱体がコイルの間に存在することがないため、コイルから発生する磁界が高周波発熱体に干渉されることがなく、安定して高周波発熱体に誘導電流を発生させ、高周波発熱体を加熱することができる。

さらに、コイルを絶縁体筒の外周に配置し、カートリッジの出し入れの際、高周波加熱用コイルの内壁面がガイドとなり、カートリッジが接触してもコイルが変形することがない。

高周波加熱用コイルを充填剤中に埋没させることにより、より高周波発熱体の近傍で、磁力線を発生させることができ、コイル外側の磁界も有効に使うことができ、エネルギー効率が向上し、さらにはよりコンパクトな吸着塔を作ることができる。

高周波加熱用コイルが、絶縁体筒の外側であって、充填剤の外周を囲うよう配置したことにより、より均一な磁界を充填剤に印加することができ、厳密な温度制御が求められる場合（例えば、ガスの分解温度が脱離温度に近い場合等）に適用することができる。

加えて、充填剤の積層、出し入れ（交換）が容易となり、さらには絶縁体筒及び充填剤を一体としたカートリッジにて交換が可能となる。

充填剤をカートリッジとすることで、吸着剤及び高周波発熱体よりなる充填剤を現場にて交換する際に、均一混合を保証することができる。或いは複合材の場合においても複合材の機械的強度に対する要求仕様を低くできる。さらに、現場での交換作業を簡便、短時間に行うことができる。

充填剤に温度センサが挿入され、前記温度センサにより測定された温度データを基に高周波加熱出力の制御を行うことにより、所定の温度をより精度よく維持することができる。該制御を用いる場合に、吸着物質の分解が始まる下限温度以下にキュリー点を持つ高周波発熱体を選ぶことによって、通常の温度制御の他にキュリー点における自律的温度制御を安全機構として機能させることができる。すなわち、該温度制御による制御点よりも高温になる部分が発生してもキュリー点以上には上がらない。

吸着剤を吸着物質の脱離温度に制御するのに、キュリー点における自律的な温度制御だけでも可能である。より好ましくは、キュリー点の手前で温度データを基に高周波加熱出力の制御を行えば、省エネルギーとなり、さらにキュリー点という安全機構を有する安全性に優れた装置とすることができる。

高周波加熱用コイルに近接して、即ち容器の内側であってコイルの容器側面方向に、フェライトが配置されることにより、フェライトがコイル外側に発生した磁界を誘引し、容器と磁界の作用を防ぎ、効率的に高周波発熱体に作用させることができる。また、非加熱域を狭くすることができ、吸着塔をより小型化することができる。

本発明は、被吸着物質を吸着する吸着剤をコイルから発生する磁界によって高周波発熱体を加熱し、効率的、経済的かつコンパクトな装置で吸着剤を再生する高周波加熱式吸着塔を提供する目的を、被吸着物質を含むガスが送り込まれる入口２ｅ及び吸着物質が除かれたガスを排気する出口２ｆを有する金属製の容器１０と、前記容器１０に磁界により発熱しない非加熱域２ｉを設け収納されガスを通す絶縁体筒２ｄと、前記絶縁体筒２ｄに交互に積層し、充填される吸着剤５及び磁性体である高周波発熱体４よりなるカートリッジ式の充填剤３と、前記容器２の内側であって、かつ絶縁体筒２ｄの外側で絶縁体筒２ｄの外周を囲うよう前記非加熱域２ｉに配置された絶縁体１１ａで一体としたモールド状に被覆されたコイル１１と、非加熱域に配置されたフェライト８と、充填剤３内部に挿入された温度センサ７からなり、
前記吸着剤５に被吸着物質が吸着した後、前記温度センサ７により測定された温度データを基に高周波電流の出力制御を行って、前記コイル１１に高周波電圧を印加し、コイル１１から発生した磁界によって前記高周波発熱体４がキュリー点以下に発熱し、高周波発熱体４からの熱が前記吸着剤に伝達され吸着剤５から吸着物質を脱離させ、回収することを特徴とする高周波加熱式吸着塔１ｂの構成とすることで実現した。

以下、添付図面に基づき、本発明である吸着塔について詳細に説明する。図１は本発明である吸着塔の一例である実施例１の部分断面模式図である。図２は図１のＡ−Ａ断面図である。

本発明である高周波加熱式吸着塔１は、被吸着物質を含むガスが送り込まれる入口２ｅ及び吸着物質が除かれたガスを排気する出口２ｆを有する金属製の容器２と、前記容器２に収納されガスを通す絶縁体筒２ｄと、前記絶縁体筒２ｄに充填される吸着剤５及び高周波発熱体４よりなる充填剤３と、前記容器２の内側に配置されたコイル６ｂとからなる。

このようにしてなる高周波加熱式吸着塔１は、前記吸着剤に被吸着物質が吸着した後、前記コイル６ｂに高周波電圧を印加し、コイル６ｂから発生した磁界によって前記高周波発熱体４が発熱し、高周波発熱体４からの熱が前記吸着剤に伝達され吸着剤５から吸着物質を脱離させ、回収することができる。

さらに、充填剤３に温度センサ７（７ａ、７ｂ）が挿入され、温度測定装置９ａに接続された温度センサ７（７ａ、７ｂ）により測定された温度データを基に高周波電源装置９ｂにより、高周波電流の出力制御を行う。ここでは、高周波の周波数３３ｋＨｚ、高周波パワー６．６ｋＷとした。

温度測定には、熱電対用の磁製保護管(6mmφOD×4mmφID×500mm)を充填剤３層に埋め込み、蛍光式光ファイバ温度センサまたはK熱電対(1.0mmφ×500mmシース熱電対)をコイル中央の高さになるように挿入した。

また、ここでは温度センサが３本記載されているが、充填剤３が均一に加熱されているか検証するために３本としたもので、通常の温度制御運転には、充填剤３の中央、真ん中辺りに１本あればよい。

高周波電流の出力制御は、温度制御に用いられているＰＩＤ制御などでよい。ここでは温度測定装置９ａと高周波電源装置９ｂを一体として制御装置９としている。制御装置９によって、被吸着物質の流入、回収弁を制御することもできる。

金属製容器２は、内部に充填剤３が充填された絶縁体筒２ｄと、高周波加熱用コイル６を収納する。素材としては、鉄、ステンレススチールのようなものが安価、強度的に好適である。ここでは上に被吸着物質の送風或いは吸引口である入口２ｅが、下に吸着物質を吸着剤に吸着させた後のガスを排気し、吸着物質の回収する為の出口２ｆが設けられている。

なお、入口２ｅ、出口２ｆは上下反対であってもよく、さらに容器２は、ここに記載されているよう接地面に対して垂直方向でも、水平方向に設置してよい。ここでの容積は、３ｍ^３／分流量規模を想定した約７０リットルとした。

また、容器２に内部を観察するための覗窓２ｇを設けてもよい。さらに、充填剤３の投入、交換の際、容器２上部を持ち上げ、分割するための引掛け２ｈを設けることにより、吸着塔１を点検、修理することが容易になる。

絶縁体筒２ｄは、絶縁性と耐熱性を備えたものであれば任意のものが利用でき、例えばモルタル、石膏、レンガ等安価である。絶縁体筒２ｄの上下は高周波発熱体４、吸着剤５より小さな、流入ガスを挿通させる孔２ｃが穿設された絶縁性と耐熱性を備えた上押さえ２ａ、下押さえ２ｂにより封がされている。なお、上下押さえ２ａ、２ｂは、板状でなくとも、充填剤３を保持できれば、布状のもの、網状のものでもよい。さらに、充填剤３が一体として、絶縁体筒２ｄ内に固定されていれば、特に必要がない。

絶縁体筒２ｄは、磁界が容器２に作用しない距離を置いて、即ち磁界により発熱しない非加熱域２ｉを設け設置されることが望ましい。非加熱域２ｉは、容器２と絶縁体筒２ｄで密封（ここでは絶縁体筒２ｄの側面が容器２に接触し密封している。）され、被吸着物質が通過することもない単なる空間であっても、レンガなどで充満されていてもよい。非加熱域２ｉの距離の目安は、コイル６ｂの半径Ｒの１／２以上である。

充填剤３は、ここでは、絶縁体筒２ｄの内部に吸着剤５を厚さ約５ｍｍと高周波発熱体４を厚さ約１ｍｍが交互に、被吸着物質の流入方向に対して垂直方向に積層されている。吸着剤５と高周波発熱体４の充填比率は、高周波発熱体４重量が約４５重量％となるようにした。

吸着剤５は、従来公知の各種の吸着剤が使用できる。例えば、活性炭、シリカゲル、アルミナ、マグネシア、カルシア、シリカ−アリミナ、ゼオライト、高分子吸着剤等が包含される。その吸着剤の形状は、粉末状や繊維状、顆粒状等の種々の形状とすることができ、特に制約されない。ここでは、ペレット状ハイシリカゼオライトＨｉＳｉｖ３０００（ユニオン昭和製）を使用した。

高周波発熱体４は、金属、磁性体、その他磁界により発熱するものが使用できる。磁性体としては、そのキュリー点が５０〜５００℃、好ましくは１００〜２５０℃であるものが用いられる。このような磁性体には、ニッケル亜鉛フェライトなどの軟磁性フェライト、イットリウム鉄ガーネットなどのガーネット系フェライト、鉄クロム、鉄ニッケル、ニッケル銅などの合金、ニッケルなど金属単体等が包含される。ここでは、感温磁性体材料ＭＳ−１３５（日立金属所製）、キュリー点１３５℃の板材（厚さ０．８ｍｍ）を約５ｍｍ×４ｍｍに切断したものを使用した。なお、実験に際して、発明者等が前記磁性体のキュリー点を測定したところ１６６℃であった。

コイル６ｂは、ここでは銅管を用いている。特に導体であれば限定されない。コイル６ｂの巻き数も絶縁体筒２ｄ、充填剤３の大きさ容量により任意に増減させる。コイル６ｂは、絶縁体筒２ｄより、コイル６ｂの半径の１／２以上内側距離を置いて埋没させる。コイル６ｂは、絶縁体筒２ｄの下押さえ２ａ、２ｂ方向にあっては、磁界が上下押さえ２ａ、２ｂ方向から漏れない位置までの大きさとすることが望ましい。磁界を効率的に、高周波発熱体４と作用させることができる。

コイル６ｂは、充填剤３中に埋没させるときは、高周波発熱体４とコイル６ｂが接触しないよう絶縁体６ａで被覆することを要する。

また、コイル６ｂを充填剤３中に埋没させるときは絶縁体６ａでコイル６ｂを一体としたモールド状に被覆した高周波加熱用コイル６を用いることが望ましい。コイル６ｂのピッチ間に、高周波発熱体４が存在した場合、コイル６ｂから発生する磁界に影響を及ぼし、効率的に高周波発熱体４の加熱を行い得ない恐れがあるからである。

容器２の内側であって絶縁体筒２ｄの容器２側面方向に、フェライト８を配置することができる。フェライト８に磁界が誘引され、金属製の容器２と磁界が作用しなくなる。従って、フェライト８を配置する場合は、非加熱域２ｉはより狭くすることができる。よって、吸着塔１をよりコンパクトに構成することができる。

ここでは、フェライト８は絶縁体筒２ｄに接触しているが、容器２内壁に接触させてもよいし、非加熱域２ｉに絶縁体筒２ｄ、容器２内壁に接触させることなく設置してもよい。

また、フェライト８の配置は、図２にあるように、絶縁体筒２ｄ全面を覆う必要はなく、間隔を置いて配置しても、十分な効果があり、金属製の容器２と磁界が作用することがない。さらに、フェライト８は、図１にあるように、コイル６ｂの高さと同程度の長さのものを使用することが望ましい。フェライト８長が短いと、磁界が金属容器と作用し、長いと無駄になってしまう。

図３は、高周波加熱用コイルの一部透視斜視図である。図４は、図３の高周波加熱用コイルのＣ−Ｃ断面図である。高周波加熱用コイル６は、コイル６ｂを絶縁体６ａ（シリカ−アルミナ系絶縁体）で一体としたモールド状に被覆され、中央に空洞６ｃが形成されている。

コイル６ｂを充填剤３中に埋没させた場合であっても、高周波発熱体４がコイル６ｂの間に存在することがないため、コイル６ｂから発生する磁界が高周波発熱体４に干渉されることがなく、安定して高周波発熱体４に誘導電流を発生させ、高周波発熱体４を加熱することができる。

さらに、コイル６ｂを絶縁体筒２ｄの外周に配置した場合は、カートリッジの出し入れの際、高周波加熱用コイル６の内壁面がガイドとなり、カートリッジが接触してもコイル６ｂが変形することがない。

図５は、実施例１の吸着剤の昇温結果である。横軸が高周波電圧の印可時間、縦軸が温度センサ７、７ａ、７ｂ（図２に対応）で測定した充填剤３の温度である。図５から明らかなように、７０リットルの充填剤３であっても短時間（約２３分）で、目標脱離温度の１４０℃（キュリー点のやや下に設定）まで達温させることができた。また、測定位置による若干の温度差はあるものの、十分実用に耐える程の均一加熱ができたといえる。

また、目標温度達温後（約２３分後）、ＰＩＤ制御を行うことにより安定して、キュリー点付近で充填剤３の温度が維持されていることが分かる。これにより、不用な磁界を発生させることがなく、電力を節電することができる。

図６は、本発明である吸着塔の一例である実施例２の部分断面模式図である。図７は、図６の吸着塔のＤ−Ｄ断面図である。

本発明である高周波加熱式吸着塔１ａは、被吸着物質を含むガスが送り込まれる入口２ｅ及び吸着物質が除かれたガスを排気する出口２ｆを有する金属製の容器１０と、前記容器１０に収納されガスを通す絶縁体筒２ｄと、前記絶縁体筒２ｄに充填される吸着剤５及び高周波発熱体４よりなる充填剤３と、前記容器２の内側であって、かつ絶縁体筒２ｄの外側で絶縁体筒２ｄの外周を囲うよう配置されたコイル６ｂとからなる。

実施例１と、容器１０、コイル１１が異なる。また、フェライト８がコイル１１の外周に、間隔を置き配置されている点も異なる。

容器１０は、コイル１１が絶縁体筒２ｄの外側に位置することから、実施例１の容器２より、非加熱域２ｉを広く設けるため、直径が大きくなっている点のみ異なる。

ここで、コイル１１は高周波電流を流すと発熱する。従って、発熱温度が構成、運転に悪影響を及ぼす場合には、コイル１１の内部に冷却媒体を循環させ、或いは非加熱域２ｉに冷却媒体を循環させ、コイル１１の発熱を冷却することもできる。冷却媒体は、外部の熱交換機に接続した水などの液体、フロンなどの気体を用いることができる。

或いは、コイル１１の発熱温度が吸着物質の揮発温度以下である場合は、コイル１１を絶縁体筒に接触させ配置し、コイル１１の発熱を吸着剤５に伝達させ、吸着剤５の加熱に用いてもよい。高周波エネルギーを効率的に吸着剤５の加熱に用いることができ、経済的である。

図８は、カートリッジの説明図である。吸着塔１ｂは、実施例２の吸着塔１ａに於いて、コイル１１が、絶縁体１１ａでモールド状に被覆された高周波加熱用コイル１１ｂであり、フェライト８が絶縁体１１ａの外周に間隔を置き配置されている点が異なるだけである。高周波加熱用コイル１１は、実施例１における高周波加熱用コイル６の半径が大きくなったものである。

絶縁体筒２ｄ及び充填剤３が、一体として形成されたカートリッジ１２であるため、容器１０に出し入れすることが容易である。また、絶縁体１１ａがモールド状であるため、カートリッジの出し入れの際のガイドとなり、カートリッジ１２が接触してもコイル１１を変形、破損させることがない。

カートリッジ１２の出し入れ、交換は、引掛け２ｈにフックを掛け持ち上げ上部蓋部２ｊを分割した後行う。充填剤３及び絶縁体筒２ｄを一体としたカートリッジ１２することで、吸着塔１ｂの設置場所で、容易に充填剤３の交換ができ、かつ充填剤３中の吸着剤５及び高周波発熱体の混合、積層など均一分布を保証することができる。

図９、１０、１１は、他の充填剤の形態を用いたカートリッジの実施形態である。図９にあるカートリッジ１２ａは、高周波発熱体４、吸着剤５を所定の割合で、均一に分散させた充填剤３としたものである。均一に混合・分散できる充填剤であるときは最も簡易、効率的な充填方法である。図中四角形が高周波発熱体４であり、図中円形が吸着剤５である。

図１０にあるカートリッジ１２ｂは、高周波発熱体４と吸着剤５が一体となった複合吸着剤３ａである。高周波発熱体４の熱が最も効率的に吸着剤５に伝導される。割合、均一分布を考慮することなく、絶縁体筒２ｄに投入でき、便利である。

図１１にあるカートリッジ１２ｃは、吸着剤５と高周波発熱体４を被吸着物質の流入方向に対して、平行方向に交互に積層したものである。絶縁体筒２ｄを分割する仕切板を用いることにより、所定の割合で、高周波発熱体４、吸着剤５を投入し積層させることができる点優れている。

このように、吸着剤５と高周波発熱体４及び絶縁体筒２ｄをカートリッジとすることで、充填剤３の交換が容易な上、回収する目的の吸着物質専用の充填剤３を選択することができ、吸着塔一台で、種種の吸着物質の回収を容易かつ経済的に行うことができる。

本発明である吸着塔の一例である実施例１の部分断面模式図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 高周波加熱用コイルの一部透視斜視図である。 図３の高周波加熱用コイルのＣ−Ｃ断面図である。 実施例１の吸着剤の昇温結果である。 本発明である吸着塔の一例である実施例２の部分断面模式図である。 図６の吸着塔のＤ−Ｄ断面図である。 カートリッジの説明図である。 他の充填剤の形態を用いたカートリッジの実施形態である。 他の充填剤の形態を用いたカートリッジの実施形態である。 他の充填剤の形態を用いたカートリッジの実施形態である。

符号の説明

１ 吸着塔
１ａ 吸着塔
１ｂ 吸着塔
２ 容器
２ａ 上押さえ
２ｂ 下押さえ
２ｃ 孔
２ｄ 絶縁体筒
２ｅ 入口
２ｆ 出口
２ｇ 覗窓
２ｈ 引掛け
２ｉ 非加熱域
２ｊ 蓋部
３ 充填剤
３ａ 複合吸着剤
４ 高周波発熱体
５ 吸着剤
６ 高周波加熱用コイル
６ａ 絶縁体
６ｂ コイル
６ｃ 空洞
７ 温度センサ
７ａ 温度センサ
７ｂ 温度センサ
８ フェライト
９ 制御装置
９ａ 温度測定装置
９ｂ 高周波電源装置
１０ 容器
１１ コイル
１２ カートリッジ
１２ａ カートリッジ
１２ｃ カートリッジ

Claims (12)

1. 被吸着物質を含むガスが送り込まれる入口及び吸着物質が除かれたガスを排気する出口を有する金属製の容器と、前記容器に収納されガスを通す絶縁体筒と、前記絶縁体筒に充填される吸着剤及び高周波発熱体よりなる充填剤と、前記容器の内側に配置された高周波加熱用コイルとからなり、
   前記吸着剤に被吸着物質が吸着した後、前記コイルに高周波電圧を印加し、コイルから発生した磁界によって前記高周波発熱体が発熱し、高周波発熱体からの熱が前記吸着剤に伝達され吸着剤から吸着物質を脱離させ、回収する高周波加熱式吸着塔であって、
   前記高周波加熱用コイルを絶縁体で被覆し、前記充填剤中に埋没させたことを特徴とする高周波加熱式吸着塔。
2. 磁界により発熱しない非加熱域を、前記容器の内側であって、かつ前記絶縁体筒の外側に設けたことを特徴とする請求項１項に記載の高周波加熱式吸着塔。
3. 前記非加熱域に、フェライトを配置したことを特徴とする請求項２に記載の高周波加熱式吸着塔。
4. 被吸着物質を含むガスが送り込まれる入口及び吸着物質が除かれたガスを排気する出口を有する金属製の容器と、前記容器に収納されガスを通す絶縁体筒と、前記絶縁体筒に充填される吸着剤及び高周波発熱体よりなる充填剤と、前記容器の内側に配置された高周波加熱用コイルとからなり、
   前記吸着剤に被吸着物質が吸着した後、前記コイルに高周波電圧を印加し、コイルから発生した磁界によって前記高周波発熱体が発熱し、高周波発熱体からの熱が前記吸着剤に伝達され吸着剤から吸着物質を脱離させ、回収する高周波加熱式吸着塔であって、
   前記高周波加熱用コイルを前記絶縁体筒の外周を囲うように配置するとともに、前記絶縁体筒及び充填剤を一体としたカートリッジを、該コイルの内壁面をガイドとして前記容器内に出し入れ可能にしたことを特徴とする高周波加熱式吸着塔。
5. 磁界により発熱しない非加熱域を、前記容器の内側であって、かつ前記高周波加熱用コイルの外側に設けたことを特徴とする請求項４に記載の高周波加熱式吸着塔。
6. 前記非加熱域に、フェライトを配置したことを特徴とする請求項５に記載の高周波加熱式吸着塔。
7. 前記高周波加熱用コイルが、絶縁体でコイルを一体としたモールド状に被覆されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の高周波加熱式吸着塔。
8. 前記充填剤が、吸着剤及び高周波発熱体を一体とした複合吸着剤であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の高周波加熱式吸着塔。
9. 前記充填剤が、吸着剤と高周波発熱体を交互に積層し、或いは吸着剤と高周波発熱体を均等に混合したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の高周波加熱式吸着塔。
10. 前記充填剤が、３ｍｍ以上の小空間を有するバルク状構造体の高周波発熱体と、前記小空間に充填させた吸着剤とからなることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の高周波加熱式吸着塔。
11. 前記高周波発熱体が、磁性体であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の高周波加熱式吸着塔。
12. 前記充填剤中に温度センサが挿入され、前記温度センサにより測定された温度データを基に高周波電流の出力制御を行うことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の高周波加熱式吸着塔。

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