JP5581554B2 - Adsorption / desorption type concentrator - Google Patents
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Description
本発明は、処理対象空気に含まれるガス状の除去対象物質(例えば、種々の目的で溶剤等として使用された揮発性有機化合物や種々の処理等で発生した悪臭物質など)を処理対象空気から濃縮状態で回収する吸着ロータ使用の吸脱着式濃縮装置に関する。 In the present invention, gaseous removal target substances (for example, volatile organic compounds used as solvents for various purposes, malodorous substances generated in various processes, etc.) contained in the process target air are treated from the process target air. The present invention relates to an adsorption / desorption type concentrator using an adsorption rotor that is recovered in a concentrated state.
詳しくは(図27又は図28参照)、吸着剤Xを保持させた通気性の吸着ロータ1を備えるとともに、この吸着ロータ1の回転域に処理域2と再生域3とパージ域4とを、その順にロータ回転方向に並べる状態で区画形成し、この吸着ロータ1の回転より吸着ロータ1の回転方向における各部を処理域2と再生域3とパージ域4とに、その順で繰り返し通過させる構成にした吸脱着式濃縮装置に関する。
In detail (refer to FIG. 27 or FIG. 28), the air-
そして、この吸脱着式濃縮装置では、処理域2,再生域3,パージ域4の夫々を次の如く機能させる。
In this adsorption / desorption type concentrator, each of the
処理域2では、域内通過過程にあるロータ部分に処理対象空気IAを通風することで、その処理対象空気IAに含まれるガス状の除去対象物質Vを域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着剤Xに吸着させて処理対象空気IAから分離除去する。
In the
再生域3では、域内通過過程にあるロータ部分に再生用加熱手段5により加熱した再生用空気RA(詳しくは、再生用空気として未だ未使用の新鮮再生用空気)を通風することで、そのロータ部分の保持吸着剤Xが処理域2で吸着した除去対象物質Vを処理対象空気IAより小風量の再生用空気RAに脱着させて、域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着剤Xを再生する。
In the
パージ域4では、域内通過過程にあるロータ部分(即ち、再生域3を通過したロータ部分)にパージ用空気PAを通風することで、域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着剤Xを次の処理域2への移動に先立ち冷却する。
In the
つまり、この吸脱着式濃縮装置では、処理域2において吸着剤Xへの吸着により処理対象空気IAから分離除去した除去対象物質Vを、再生域3において吸着剤Xから脱着させて小風量の再生用空気RAに移行させることで、再生域3を通過した小風量の使用済再生用空気RA′を除去対象物質Vの濃度が高められた濃縮空気にして装置外に取り出し、これにより、処理対象空気IAに低濃度状態で含まれるガス状の除去対象物質Vを濃縮状態にして回収する。
That is, in this adsorption / desorption type concentrating device, the removal target substance V separated and removed from the processing target air IA by adsorption to the adsorbent X in the
従来、この種の吸脱着式濃縮装置では、例えば特許文献1,2(図27,図28参照)に見られるように、処理域2において吸着剤Xが吸着した除去対象物質Vを再生域3において吸着剤Xから脱着させる再生用空気RAとして、再生用加熱手段5により加熱した外気等の空気や蒸気(水蒸気)を再生域3に通過させるものが知られている。
Conventionally, in this type of adsorption / desorption type concentrator, for example, as seen in
また、同特許文献1,2(図27,図28参照)に見られるように、パージ域4を通過した使用済のパージ用空気PA′を再生用空気RAの一部として上記空気や蒸気とともに再生用加熱手段5により加熱した状態で再生域3に通過させることも知られている。
Further, as can be seen in
ところで、この種の吸脱着式濃縮装置における除去対象物質Vの濃縮倍率C(即ち、処理域2において処理対象空気IAから分離除去した処理対象物質Vの高濃度化率)は次式で表される。 By the way, the concentration factor C of the removal target substance V in this type of adsorption / desorption type concentrator (that is, the concentration ratio of the treatment target substance V separated and removed from the treatment target air IA in the treatment zone 2) is expressed by the following equation. The
C=Qi/Qo
Qi:処理域2に通過させる処理対象空気IAの風量
Qo:再生域3を通過した後、濃縮空気として装置外に取り出される使用済再生用空気RA′の風量(換言すれば、再生域3に通過させる新鮮再生用空気RAの風量)
C = Qi / Qo
Qi: Air volume of the processing target air IA to be passed through the
即ち、この種の吸脱着式濃縮装置において濃縮倍率Cを高めるには、再生域3に通過させる再生用空気RA(新鮮再生用空気)の風量を少量に制限して、濃縮空気として装置外に取り出される使用済再生用空気RA′の風量Qoを少量化する必要がある。
That is, in order to increase the concentration ratio C in this type of adsorption / desorption type concentrator, the amount of the regeneration air RA (fresh regeneration air) that is passed through the
しかし、再生用空気RAの風量を単に少量に制限して濃縮倍率Cを高める風量制限方式では、再生域3における再生用空気RA中の脱着物質濃度(脱着された除去対象物質Vの濃度)が再生用空気RAの少量化により高くなることで、再生域3での脱着効率が低下し、そのことで、図29に示す如く、装置の物質回収効率η(即ち、処理域2において処理対象空気IAから除去対象物質Vを吸着により分離除去する効率)が低下してしまう問題があった。
However, in the air volume restriction method in which the air volume of the regeneration air RA is simply limited to a small amount to increase the concentration ratio C, the desorbed substance concentration (concentration of the desorbed removal target substance V) in the regeneration air RA in the
つまり、再生用空気RA(新鮮再生用空気)の風量が少量になるほど、再生域3において吸着剤Xから除去対象物質Vを脱着させるのが難しくなって、吸着状態にある除去対象物質Vのうちの相当量が脱着されないままで吸着剤Xに残る脱着不足の状態(換言すれば、再生不足の状態)が生じ、これが原因で、装置の物質回収効率η(換言すれば、処理対象空気IAの浄化効率)が低下する。
That is, as the air volume of the regeneration air RA (fresh regeneration air) decreases, it becomes more difficult to desorb the removal target substance V from the adsorbent X in the
これに対し、再生域3における通過風量を大きく維持しながら濃縮倍率Cを高める方式として、例えば特許文献3(図30参照)に見られるように、再生域3を通過した使用済再生用空気RA′の一部を循環再生用空気RA″として再生用空気RA(新鮮再生用空気)とともに再生域3に通過させる一部循環方式のものもある。
On the other hand, as a method for increasing the concentration factor C while maintaining a large air flow rate in the
即ち、この一部循環方式の濃縮装置は、使用済再生用空気RA′の一部を再び循環再生用空気R″として再生域3に循環させることで再生域3の通過風量を大きく維持しながら、再生用空気RA(新鮮再生用空気)の風量を少量化し、これにより、濃縮空気として装置外に取り出される使用済再生用空気RA′の風量Qoを少量化して、濃縮倍率C=Qi/Qoを高くするものである。
That is, the partial circulation type concentrating device circulates a part of the used regeneration air RA ′ again as the circulation regeneration air R ″ to the
そして、この一部循環方式の濃縮装置では、再生域3での吸着剤Xと再生用空気RA(循環再生用空気R″を含む)との接触効率が高くなり、その分、風量制限方式のものに比べ、再生用空気RA(新鮮再生用空気)の風量を少量化して濃縮倍率Cを高く設定しながらも、再生域3での脱着効率ひいては装置の物質回収効率ηをより高く確保することができる利点がある。
In this partial circulation type concentrator, the contact efficiency between the adsorbent X and the regeneration air RA (including the circulation regeneration air R ″) in the
しかし、この一部循環方式の濃縮装置にしても、基本的には風量制限方式と同様、再生域3に通過させる再生用空気RA(新鮮再生用空気)の風量を少量化することで濃縮倍率Cを高める方式であるため、再生域3における通過空気の脱着物質濃度が高くなって脱着域3での脱着効率が制限されること、即ち、上記の如き脱着不足の状態が生じ易いことに変わりはなく、この点で、やはり濃縮倍率Cの上昇に伴う物質回収効率ηの低下は未だ回避できないものであった。
However, even in this partial circulation type concentrating device, basically the concentration rate is reduced by reducing the amount of air of the regeneration air RA (fresh regeneration air) that is passed through the
そして、このような物質回収効率ηの低下を回避するには、再生域3の温度(≒再生用空気RAの温度)を高めて脱着不足の状態が生じるのを回避することが必要になるが、再生域3の温度を高めるには、耐熱性や耐圧性の高い装置構成材が必要になるとともに断熱にも重厚なものが必要になり、装置コストが高くなる問題が生じる。
In order to avoid such a decrease in the substance recovery efficiency η, it is necessary to increase the temperature of the regeneration zone 3 (≈the temperature of the regeneration air RA) to avoid the occurrence of insufficient desorption. In order to increase the temperature of the
さらにまた、耐熱性や耐圧性の高い装置構成材を使用するにしても、再生域3の温度を高めることには耐熱性や耐圧性の面で限界があり、この為、物質回収効率ηの低下を回避し切れない場合もある。
Furthermore, even if equipment components having high heat resistance and pressure resistance are used, increasing the temperature of the
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、合理的な装置構成を採ることで、装置の物質回収効率ηを高く確保しながら高い濃縮倍率Cを得ることができ、また、装置コスト面や運転コスト面などでも有利な吸脱着式濃縮装置を提供する点にある。 In view of this situation, the main problem of the present invention is that by adopting a rational apparatus configuration, it is possible to obtain a high concentration ratio C while ensuring a high substance recovery efficiency η of the apparatus. The object is to provide an adsorption / desorption type concentrator that is advantageous in terms of cost.
吸脱着式濃縮装置に係る本発明の第1特徴構成は、
吸着剤を保持させた通気性の吸着ロータを備えるとともに、
この吸着ロータの回転域に処理域と再生域とパージ域とを、その順にロータ回転方向に並べる状態で区画形成し、
この吸着ロータの回転より吸着ロータの回転方向における各部を前記処理域と前記再生域と前記パージ域とに、その順で繰り返し通過させる構成にし、
前記処理域では、域内通過過程にあるロータ部分に処理対象空気を通風することで、その処理対象空気に含まれるガス状の除去対象物質を域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着材に吸着させて処理対象空気から分離除去し、
前記再生域では、域内通過過程にあるロータ部分に再生用空気を通風することで、そのロータ部分の保持吸着剤が前記処理域で吸着した除去対象物質を前記処理対象空気より小風量の再生用空気に脱着させて、域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着剤を再生し、
前記パージ域では、域内通過過程にあるロータ部分にパージ用空気を通風することで、域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着剤を冷却する構成にしてある吸脱着式濃縮装置であって、
前記再生域を通過した使用済再生用空気の一部を循環再生用空気として前記再生用空気とともに前記再生域に通過させる構成にし、
前記再生用空気又は前記循環再生用空気を再生用加熱手段により加熱するとともに、再生用加湿手段により未飽和の加湿状態に加湿することで、
前記再生域では、前記再生用加湿手段により加湿されて域内を通過する未飽和加湿状態の前記再生用空気又は前記循環再生用空気に含まれる水分が域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着剤における吸着状態の除去対象物質と置換してその保持吸着剤に吸着される置換吸着により、域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着剤における吸着状態の除去対象物質を前記小風量の再生用空気に脱着させ、
前記処理域では、域内を通過する処理対象空気に含まれるガス状の除去対象物質が域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着剤における吸着状態の水分と置換してその保持吸着剤に吸着される置換吸着により、処理対象空気に含まれるガス状の除去対象物質を域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着剤に吸着させて処理対象空気から分離除去する構成にしてある点にある。
The first characteristic configuration of the present invention relating to the adsorption / desorption type concentrator is as follows:
While equipped with a breathable adsorption rotor holding the adsorbent,
A process area, a regeneration area, and a purge area are formed in the rotation area of the adsorption rotor in a state of being arranged in the rotor rotation direction in that order,
From the rotation of the suction rotor, each part in the rotation direction of the suction rotor is configured to repeatedly pass through the processing area, the regeneration area, and the purge area in that order,
In the treatment area, by passing the air to be treated through the rotor portion in the process of passing through the region, the gaseous removal target substance contained in the air to be treated is adsorbed to the holding adsorbent of the rotor part in the process of passing through the region. To separate and remove from the target air
In the regeneration zone, the air for regeneration is passed through the rotor portion that is in the process of passing through the zone, so that the removal target substance adsorbed in the processing zone by the retained adsorbent of the rotor portion is used for regeneration with a smaller air volume than the processing target air. Desorb to air, regenerate the retained adsorbent of the rotor part in the process of passing through the region,
In the purge region, an adsorption / desorption type concentrator configured to cool the retained adsorbent of the rotor part in the region passing process by passing the purge air to the rotor part in the region passing process,
A part of the used regeneration air that has passed through the regeneration area is passed through the regeneration area together with the regeneration air as circulation regeneration air,
While heating the regeneration air or the circulation regeneration air by the regeneration heating means, and humidifying to the unsaturated humidified state by the regeneration humidification means ,
In the regeneration zone, in the holding adsorbent of the rotor part in which the moisture in the unsaturated humidified state that has been humidified by the regeneration humidifying means and passes through the zone or the water contained in the circulation regeneration air is in the zone passage process. By substituting with the adsorbed material to be removed and adsorbed by the retained adsorbent, the adsorbed material to be removed from the retained adsorbent in the rotor part in the process of passing through the region is desorbed to the regeneration air with the small air volume. Let
In the treatment area, the gaseous removal target substance contained in the air to be treated that passes through the area is adsorbed by the retained adsorbent by substituting the moisture in the adsorption state in the retained adsorbent of the rotor part that is passing through the area. By the substitution adsorption, the gaseous removal target substance contained in the processing target air is adsorbed by the holding adsorbent of the rotor portion in the process of passing through the region and separated and removed from the processing target air .
つまり、特許文献4に示されるように、再生域に通風する再生用空気として水蒸気を用いれば、その水蒸気成分(即ち、水分)を吸着状態にある除去対象物質と置換させて吸着剤に吸着させる置換吸着を再生域において生じさせることができ、これにより、吸着状態にある除去対象物質を水分により吸着剤から追い出す形態で、吸着状態にある除去対象物質を再生域において吸着剤から再生用空気へ効率良く脱着させることができる。
That is, as shown in
即ち、この置換吸着を利用することで、前述の風量制限方式や一部循環方式の如く再生域に通過させる再生用空気(新鮮再生用空気)の風量を少量にしながらも、再生域において前述の如き脱着不足の状態が生じるのを効果的に回避することができる。 That is, by utilizing this substitution adsorption, the air volume of regeneration air (fresh regeneration air) to be passed through the regeneration area as in the above-described air volume restriction method and partial circulation method is reduced, but the above-mentioned air volume is reduced in the regeneration area. Such a state of insufficient desorption can be effectively avoided.
しかし、再生用空気として水蒸気を用いるのでは、低温低圧の水蒸気(例えば、100℃の飽和水蒸気)であるとしても、相応の耐熱性及び耐圧性を備える装置構成材が必要になるとともに、水蒸気の放熱や凝縮(特に、蒸気源から再生用加熱手段までの部分での放熱や凝縮)を防止するために断熱にも重厚なものが必要になり、この点で先述した従来装置の問題を解消するには至らない。 However, when steam is used as regeneration air, even if it is low-temperature and low-pressure steam (for example, saturated steam at 100 ° C.), an apparatus component having appropriate heat resistance and pressure resistance is required. In order to prevent heat dissipation and condensation (especially heat dissipation and condensation in the part from the steam source to the heating means for regeneration), heavy insulation is required, which eliminates the problems of the conventional device described above in this respect. It does not lead to.
これに対し、本発明の発明者は実験等の結果、再生用空気として水蒸気を用いずとも、図24に示すように再生用空気を加湿状態(単に湿度を高めただけの未飽和の湿り空気状態)にするだけでも、再生域において上記の如き置換吸着を生じさせることができ、これにより、低温の再生用空気(処理域温度やパージ域温度よりは高温)を用いながら、吸着状態にある除去対象物質を再生域において効率良く吸着剤から脱着させることができて、脱着不足を効果的に回避できることを見出した。 On the other hand, as a result of experiments and the like, the inventors of the present invention have shown that the regeneration air is in a humidified state (unsaturated humid air with only high humidity) as shown in FIG. 24 without using water vapor as the regeneration air. The above-described substitutional adsorption can be caused in the regeneration zone only by changing the state), and thus the adsorption state is maintained while using low-temperature regeneration air (higher than the processing zone temperature and the purge zone temperature). It has been found that the substance to be removed can be efficiently desorbed from the adsorbent in the regeneration zone, and insufficient desorption can be effectively avoided.
ここで、図24に示す例は、再生域出口における除去対象物質の濃度に関して、低温再生用空気(25℃)の水分濃度を0ppmにした場合(グラフ1:無加湿に相当)と、同温度(25℃)の低温再生用空気の水分濃度を8013ppm、15977ppm、23894ppm、31763ppmの夫々にした場合(グラフ2〜5:相対湿度25%、50%、75%、100%への加湿に相当)とを比較したものである。
Here, the example shown in FIG. 24 is the same temperature as the case where the moisture concentration of the low-temperature regeneration air (25 ° C.) is set to 0 ppm (graph 1: equivalent to no humidification) with respect to the concentration of the substance to be removed at the regeneration zone outlet. When the moisture concentration of the low-temperature regeneration air at (25 ° C.) is set to 8013 ppm, 15977 ppm, 23894 ppm, and 31762 ppm, respectively (
この例から分かるように、低温(25℃)の再生用空気をある程度以上の水分濃度を有する未飽和の加湿状態にするだけでも、再生域出口の使用済再生用空気における除去対象物質の濃度(即ち、再生域において吸着剤から脱着した除去対象物の濃度)を高く確保できており、言い換えれば、加湿により再生用空気に与えた水分を吸着状態にある除去対象物質と置換させて吸着剤に吸着させる置換吸着が生じ、これにより、吸着状態にある除去対象物質(この例ではイソプロピルアルコール:IPA)が効率良く吸着剤から脱着されている。 As can be seen from this example, the concentration of the substance to be removed in the used regeneration air at the outlet of the regeneration zone (by simply bringing the regeneration air at a low temperature (25 ° C.) into an unsaturated humidified state having a moisture concentration of a certain level or more ( That is, the concentration of the removal target desorbed from the adsorbent in the regeneration zone can be secured high. In other words, the moisture given to the regeneration air by humidification is replaced with the removal target substance in the adsorption state, thereby Substitution adsorption to be adsorbed occurs, whereby the substance to be removed in the adsorbed state (in this example, isopropyl alcohol: IPA) is efficiently desorbed from the adsorbent.
従って、上記第1特徴構成において、再生域に通過させる再生用空気又は循環再生用空気(それら空気のいずれか一方又は両方)を再生用加熱手段により加熱するとともに、再生用加湿手段により加湿して、ある程度以上の水分濃度を有する未飽和の加湿状態にすることで、低温の再生用空気を用いながらも、また、再生用空気(新鮮再生用空気)の風量を少量にして濃縮倍率Cを高くしながらも、再生域において脱着不足の状態が生じることを効果的に回避することができ、これにより、処理域において吸着剤(即ち、十分に再生された吸着剤)を処理対象空気中の除去対象物質に対し効率良く吸着機能させることができて、装置の物質回収効率ηも高く確保することができる。 Therefore, in the first characteristic configuration, the regeneration air or the circulation regeneration air (either one or both of them) to be passed through the regeneration zone is heated by the regeneration heating means and humidified by the regeneration humidification means. By using an unsaturated humidified state having a moisture concentration above a certain level, while using low-temperature regeneration air, the air volume of regeneration air (fresh regeneration air) is reduced and the concentration factor C is increased. However, it is possible to effectively avoid the occurrence of insufficient desorption in the regeneration zone, thereby removing the adsorbent (that is, the fully regenerated adsorbent) in the treatment target air in the treatment zone. The adsorption function can be efficiently performed on the target substance, and the substance recovery efficiency η of the apparatus can be ensured high.
しかも、上記の如く再生用空気又は循環再生用空気を未飽和の加湿状態にするだけで済むことから、特許文献1,4に見られるように再生用空気として水蒸気を用いるのに比べ、装置構成材に要求される耐熱性や耐圧性を効果的に低減することができ、また、水蒸気の放熱や凝縮(特に、蒸気源から再生用加熱手段までの部分での放熱や凝縮)を防止するなどのために重厚な断熱が必要になることも回避することができ、これらのことで、装置コストも効果的に低減することができる。
In addition, since it is only necessary to bring the regeneration air or the circulation regeneration air into an unsaturated humidified state as described above, compared with the case where water vapor is used as the regeneration air as seen in
また、再生用空気として水蒸気を用いるのに比べ、再生用空気の生成に要する熱量及び水量も低減することができ、これにより、運転コストを安価にするとともに省エネルギ面でも有利な装置にすることができる。 In addition, compared to using steam as the regeneration air, the amount of heat and water required to generate the regeneration air can be reduced, thereby reducing the operating cost and making the apparatus more advantageous in terms of energy saving. Can do.
そしてまた、この第1特徴構成では、使用済再生用空気の一部を循環再生用空気として再生用空気とともに再生域に通過させる一部循環方式(即ち、再生域での吸着剤と再生用空気との接触効率を高くすることができて、その分、装置の物質回収効率ηをより高くすることができる方式)を採ることとも相俟って、高い濃縮倍率Cにしながら高い物質回収効率ηが得られるようにするという所期の目的を一層効果的に達成することができ、また、そのことで省エネルギ化の面や運転コストの低減面などでも一層有利にすることができる。 In the first characteristic configuration, a part of the used regeneration air is passed through the regeneration area together with the regeneration air as circulation regeneration air (that is, the adsorbent and the regeneration air in the regeneration area). In combination with a higher concentration recovery ratio C, in combination with the fact that the system can increase the contact efficiency of the apparatus and increase the substance recovery efficiency η of the apparatus accordingly. Can be achieved more effectively, and it can be made more advantageous in terms of energy saving and operation cost reduction.
なお、再生域での置換吸着により水分吸着状態になった吸着剤(即ち、除去対象物質が効果的に脱着されて十分に再生された吸着剤)を処理対象空気が通風される処理域に移動させると、再生域温度より低温の処理域温度での平衡吸着量の差などから、処理対象空気中の除去対象物質が吸着水分と置換する状態で吸着剤に吸着される逆の置換吸着が生じ、これにより、上記の如く物質回収効率ηが高く確保される。 In addition, the adsorbent that has been in a moisture adsorption state due to substitution adsorption in the regeneration area (that is, the adsorbent that has been sufficiently regenerated by effectively removing the substance to be removed) is moved to the treatment area where the air to be treated is ventilated. Then, due to the difference in the equilibrium adsorption amount at the processing zone temperature lower than the regeneration zone temperature, reverse substitution adsorption that is adsorbed by the adsorbent occurs in the state where the removal target substance in the processing target air substitutes the adsorbed moisture. This ensures a high substance recovery efficiency η as described above.
上記構成の実施において、処理域での吸着ロータに対する処理対象空気の通風向きと、再生域での吸着ロータに対する再生用空気の通風向きとは同じ向き、ないし、逆向きのいずれにしてもよいが、物質回収効率ηをより高く確保するには、処理域での処理対象空気の通風向きと、再生域での再生用空気の通風向きとを互いに逆向きにするのが望ましい。 In the implementation of the above configuration, the direction of ventilation of the air to be treated with respect to the adsorption rotor in the treatment area and the direction of ventilation of the regeneration air with respect to the adsorption rotor in the regeneration area may be either the same direction or the opposite direction. In order to ensure a higher substance recovery efficiency η, it is desirable to reverse the direction of ventilation of the air to be treated in the treatment area and the direction of ventilation of the regeneration air in the regeneration area.
即ち、再生域での前述の如き置換吸着による除去対象物質の脱着は再生域入口側(再生用空気流入側)の方が出口側に比べ効果的に進行し、この為、処理域での除去対象物質に対する吸着効果も再生域入口側に相当する側の方が反対側に比べ高くなる。 That is, the desorption of the substance to be removed by substitution adsorption as described above in the regeneration zone proceeds more effectively on the regeneration zone inlet side (regeneration air inflow side) than on the outlet side, and is therefore removed in the treatment zone. The adsorption effect on the target substance is also higher on the side corresponding to the regeneration zone inlet side than on the opposite side.
従って、処理域での処理対象空気の通風向きと再生域での再生用空気の通風向きとを互いに逆向きにして、処理域を通過する処理対象空気における除去対象物質の濃度が次第に低くなる処理域出口側ほど高い吸着効果をもって除去対象物質を吸着する形態にする方が物質回収効率ηを高めることができる。 Therefore, the treatment direction in which the concentration of the removal target substance in the processing target air passing through the processing area is gradually decreased by reversing the direction of the processing target air in the processing area and the direction of the regeneration air in the regeneration area. The substance recovery efficiency η can be increased by adopting a form in which the removal target substance is adsorbed with a higher adsorption effect toward the region outlet side.
上記構成の実施においては、再生域入口での再生用空気の湿度又は再生域出口での使用済再生用空気の湿度(=循環再生用空気の湿度)を設定湿度に保つように再生用加湿手段での加湿量を自動的に調整する再生用の加湿量調整手段を装備してもよい。 In the implementation of the above configuration, the humidifying means for regeneration so as to maintain the humidity of the regeneration air at the regeneration area inlet or the humidity of the used regeneration air at the regeneration area outlet (= humidity of the circulation regeneration air) at the set humidity. A humidifying amount adjusting means for regeneration that automatically adjusts the humidifying amount in the above may be provided.
また、処理対象空気における除去対象物質の濃度や処理域での除去対象物質の吸着量などに応じて上記設定湿度を自動的に変更する再生用の設定湿度変更手段を装備してもよく、これら再生用の加湿量調整手段や再生用の設定湿度変更手段を付加装備することで、前述の効果をより確実かつより安定的に得ることができる。 Also, it may be equipped with a set humidity changing means for regeneration that automatically changes the above set humidity according to the concentration of the substance to be removed in the air to be treated and the amount of adsorption of the substance to be removed in the treatment area. By additionally providing a humidifying amount adjusting means for regeneration and a set humidity changing means for regeneration, the above-described effects can be obtained more reliably and more stably.
上記構成の実施においては、再生用加熱手段による加熱や再生用加湿手段による加湿の夫々を再生用空気(新鮮再生用空気)と循環再生用空気との両方に対して施す装置構成に限らず、場合によっては、それら加熱や加湿の夫々を再生用空気(新鮮再生用空気)と循環再生用空気とのいずれか一方にのみ施す装置構成にしてもよい。 The implementation of the above configuration is not limited to an apparatus configuration that applies both heating by the regeneration heating means and humidification by the regeneration humidification means to both the regeneration air (fresh regeneration air) and the circulation regeneration air, In some cases, the heating and humidification may be performed only on one of the regeneration air (fresh regeneration air) and the circulation regeneration air.
また、参考構成として上記第1特徴構成においてパージ域を省略した構成も考えられ、この参考構成においても前述と実質的に同様の効果を得ることができる。 Further, as a reference configuration, a configuration in which the purge region is omitted in the first characteristic configuration is also conceivable, and in this reference configuration, substantially the same effect as described above can be obtained.
吸脱着式濃縮装置に係る本発明の第2特徴構成は、
吸着剤を保持させた通気性の吸着ロータを備えるとともに、
この吸着ロータの回転域に処理域と再生域とパージ域とを、その順にロータ回転方向に並べる状態で区画形成し、
この吸着ロータの回転より吸着ロータの回転方向における各部を前記処理域と前記再生域と前記パージ域とに、その順で繰り返し通過させる構成にし、
前記処理域では、域内通過過程にあるロータ部分に処理対象空気を通風することで、そ
の処理対象空気に含まれるガス状の除去対象物質を域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着材に吸着させて処理対象空気から分離除去し、
前記再生域では、域内通過過程にあるロータ部分に再生用空気を通風することで、そのロータ部分の保持吸着剤が前記処理域で吸着した除去対象物質を前記処理対象空気より小風量の再生用空気に脱着させて、域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着剤を再生し、
前記パージ域では、域内通過過程にあるロータ部分にパージ用空気を通風することで、域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着剤を冷却する構成にしてある吸脱着式濃縮装置であって、
前記再生域を通過した使用済再生用空気の一部を循環再生用空気として前記再生用空気とともに前記再生域に通過させる構成にするとともに、
前記再生用空気又は前記循環再生用空気を再生用加熱手段により加熱する構成にし、
前記パージ域に通過させるパージ用空気をパージ用加湿手段により未飽和の加湿状態に加湿することで、
前記パージ域では、前記パージ用加湿手段により加湿されて域内を通過する未飽和加湿状態のパージ用空気に含まれる水分が域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着剤における吸着状態の残存除去対象物質と置換してその保持吸着剤に吸着される置換吸着により、域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着剤における吸着状態の残存除去対象物質を前記パージ用空気に脱着させ、
前記処理域では、域内を通過する処理対象空気に含まれるガス状の除去対象物質が域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着剤における吸着状態の水分と置換してその保持吸着剤に吸着される置換吸着により、処理対象空気に含まれるガス状の除去対象物質を域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着剤に吸着させて処理対象空気から分離除去する構成にしてある点にある。
The second characteristic configuration of the present invention relating to the adsorption / desorption type concentrating device is:
While equipped with a breathable adsorption rotor holding the adsorbent,
A process area, a regeneration area, and a purge area are formed in the rotation area of the adsorption rotor in a state of being arranged in the rotor rotation direction in that order,
From the rotation of the suction rotor, each part in the rotation direction of the suction rotor is configured to repeatedly pass through the processing area, the regeneration area, and the purge area in that order,
In the treatment area, by passing the air to be treated through the rotor portion in the process of passing through the region, the gaseous removal target substance contained in the air to be treated is adsorbed to the holding adsorbent of the rotor part in the process of passing through the region. To separate and remove from the target air
In the regeneration zone, the air for regeneration is passed through the rotor portion that is in the process of passing through the zone, so that the removal target substance adsorbed in the processing zone by the retained adsorbent of the rotor portion is used for regeneration with a smaller air volume than the processing target air. Desorb to air, regenerate the retained adsorbent of the rotor part in the process of passing through the region,
In the purge region, an adsorption / desorption type concentrator configured to cool the retained adsorbent of the rotor part in the region passing process by passing the purge air to the rotor part in the region passing process,
A portion of the used regeneration air that has passed through the regeneration area is configured to pass through the regeneration area together with the regeneration air as circulation regeneration air ,
The regeneration air or the circulation regeneration air is heated by a regeneration heating means,
By humidifying the purge air to be passed through the purge zone into an unsaturated humidified state by the purge humidifying means ,
In the purge zone, the moisture contained in the unsaturated humidified purge air that is humidified by the purge humidifying means and passes through the zone is the residual removal target substance in the adsorption state in the retained adsorbent of the rotor part in the zone passing process. By substituting and being adsorbed by the retained adsorbent, the residual removal target substance in the adsorbed state in the retained adsorbent of the rotor part that is passing through the region is desorbed to the purge air,
In the treatment area, the gaseous removal target substance contained in the air to be treated that passes through the area is adsorbed by the retained adsorbent by substituting the moisture in the adsorption state in the retained adsorbent of the rotor part that is passing through the area. By the substitution adsorption, the gaseous removal target substance contained in the processing target air is adsorbed by the holding adsorbent of the rotor portion in the process of passing through the region and separated and removed from the processing target air .
つまり、この第2特徴構成によれば、再生域において前述の如き脱着不足の状態が生じるとしても、次のパージ域に通過させるパージ用空気をパージ用加湿手段により加湿して、ある程度以上の水分濃度を有する未飽和の加湿状態にすることで、パージ用空気に与えた加湿水分を未だ吸着状態で吸着剤に残っている除去対象物質と置換させて吸着剤に吸着させる置換吸着をパージ域で生じさせることができる。 That is, according to the second characteristic configuration, even if the above-described insufficient desorption state occurs in the regeneration zone, the purge air that is passed to the next purge zone is humidified by the purge humidifying means, and a certain amount of moisture is exceeded. By setting the unsaturated humidified state to have a concentration, the humidified moisture given to the purge air is replaced with the removal target substance remaining in the adsorbent in the adsorbed state, and the replacement adsorption is performed in the purge area. Can be generated.
そして、このパージ域での置換吸着により、吸着剤に未だ吸着状態で残っている除去対象物質を前述と同様に効率的に吸着剤から脱着させることができ、これにより、再生域で生じた脱着不足の状態をパージ域で解消して、吸着剤を次の処理域への移動に先立ち十分な水分吸着状態(即ち、除去対象物質が効果的に脱着されて十分に再生された状態)にすることができる。 By this substitution adsorption in the purge zone, it is possible to efficiently desorb the substance to be removed still adsorbed on the adsorbent from the adsorbent in the same manner as described above. The shortage state is resolved in the purge area, and the adsorbent is made into a sufficient moisture adsorption state (that is, the substance to be removed is effectively desorbed and sufficiently regenerated) before moving to the next processing area. be able to.
即ち、このことより、前述の第1特徴構成と同様、低温の再生用空気を用いながらも、また、再生用空気(新鮮再生用空気)の風量を少量にして濃縮倍率Cを高くしながらも、処理域において吸着剤(即ち、十分に再生された吸着剤)を処理対象空気中の除去対象物質に対し効率良く吸着機能させることができて、装置の物質回収効率ηを高く確保することができる。 That is, from this, as with the first characteristic configuration described above, while using low-temperature regeneration air, and increasing the concentration factor C by reducing the volume of regeneration air (fresh regeneration air) to a small amount. In the treatment area, the adsorbent (that is, the fully regenerated adsorbent) can be efficiently adsorbed to the substance to be removed in the air to be treated, and the substance recovery efficiency η of the apparatus can be secured high. it can.
しかも、上記の如くパージ用空気を未飽和の加湿状態にするだけで済むことから、特許文献1,4に見られるように再生用空気として水蒸気を用いるのに比べ、装置構成材に要求される耐熱性や耐圧性を効果的に低減することができ、また、水蒸気の放熱や凝縮(特に蒸気源から再生用加熱手段までの部分での放熱や凝縮)を防止するなどのために重厚な断熱が必要になることも回避することができ、これらのことで、装置コストも効果的に低減することができる。
Moreover, since it is only necessary to bring the purge air into an unsaturated humidified state as described above, it is required for the apparatus constituent materials as compared with the case where steam is used as the regeneration air as seen in
また、再生用空気として水蒸気を用いるのに比べ、再生用空気及びパージ用空気の生成に要する熱量及び水量も低減することができ、これにより、運転コストを安価にするとともに省エネルギ面でも有利な装置にすることができる。 In addition, compared with the case where steam is used as the regeneration air, the amount of heat and the amount of water required to generate the regeneration air and purge air can also be reduced, which reduces the operating cost and is advantageous in terms of energy saving. Can be a device.
そしてまた、この第2特徴構成においても、使用済再生用空気の一部を循環再生用空気として再生用空気とともに再生域に通過させる一部循環方式(即ち、再生域での吸着剤と再生用空気との接触効率を高くすることができて、その分、装置の物質回収効率ηをより高くすることができる方式)を採ることとも相俟って、高い濃縮倍率Cにしながら高い物質回収効率ηが得られるようにするという所期の目的を一層効果的に達成することができ、また、そのことで省エネルギ化の面や運転コストの低減面などでも一層有利にすることができる。 Also in this second feature configuration, a part of the used regeneration air is passed through the regeneration area together with the regeneration air as circulation regeneration air (that is, the adsorbent and regeneration in the regeneration area). Combined with the fact that the contact efficiency with air can be increased, and accordingly, the substance recovery efficiency η of the apparatus can be further increased), a high substance recovery efficiency while maintaining a high concentration ratio C The intended purpose of obtaining η can be achieved more effectively, and this can be further advantageous in terms of saving energy and reducing operating costs.
なお、上記構成の実施において再生用空気には種々のものを使用することができるが、上記の如く再生域において脱着不足の状態が生じても、その脱着不足の状態をパージ域において解消できることから再生用空気の組成面や温度面などでの選択肢を増やすことができ、そのことで装置の汎用性も高めることができる。 In the implementation of the above configuration, various types of regeneration air can be used. Even if an insufficient desorption state occurs in the regeneration zone as described above, the insufficient desorption state can be eliminated in the purge region. It is possible to increase the choices in terms of the composition and temperature of the regeneration air, thereby increasing the versatility of the apparatus.
上記構成の実施において、処理域での吸着ロータに対する処理対象空気の通風向きと、パージ域での吸着ロータに対するパージ用空気の通風向きとは同じ向き、ないし、逆向きのいずれにしてもよいが、物質回収効率ηをより高く確保するには、処理域での処理対象空気の通風向きと、パージ域でのパージ用空気の通風向きとを互いに逆向きにするのが望ましい。 In the implementation of the above configuration, the direction of ventilation of the processing target air with respect to the adsorption rotor in the treatment area and the direction of ventilation of the purge air with respect to the adsorption rotor in the purge area may be either the same direction or in the opposite direction. In order to secure a higher substance recovery efficiency η, it is desirable to reverse the direction of ventilation of the air to be treated in the treatment area and the direction of ventilation of the purge air in the purge area.
即ち、パージ域での前述の如き置換吸着による除去対象物質の脱着はパージ域入口側(パージ用空気の流入側)の方が出口側に比べ効果的に進行し、この為、処理域での除去対象物質に対する吸着効果もパージ域入口側に相当する側の方が反対側に比べ高くなる。 That is, the desorption of the substance to be removed by substitution adsorption as described above in the purge zone proceeds more effectively on the purge zone inlet side (purging air inflow side) than on the outlet side. The adsorption effect on the substance to be removed is also higher on the side corresponding to the purge zone inlet side than on the opposite side.
従って、処理域での処理対象空気の通風向きとパージ域でのパージ用空気の通風向きとを互いに逆向きにして、処理域を通過する処理対象空気における除去対象物質の濃度が次第に低くなる処理域出口側ほど高い吸着効果をもって除去対象物質を吸着する形態にする方が物質回収効率ηを高めることができる。 Accordingly, the flow direction of the target air in the processing area and the direction of the purge air flow in the purge area are opposite to each other, so that the concentration of the removal target substance in the processing target air passing through the processing area gradually decreases. The substance recovery efficiency η can be increased by adopting a form in which the removal target substance is adsorbed with a higher adsorption effect toward the region outlet side.
上記構成の実施においては、パージ域入口でのパージ用空気の湿度又はパージ域出口での使用済のパージ用空気の湿度を設定湿度に保つようにパージ用加湿手段での加湿量を自動的に調整するパージ用の加湿量調整手段を装備してもよい。 In the implementation of the above configuration, the humidification amount in the purge humidifying means is automatically set so that the humidity of the purge air at the purge zone inlet or the used purge air at the purge zone outlet is kept at the set humidity. You may equip the humidification amount adjustment means for the purge to adjust.
また、処理対象空気における除去対象物質の濃度や処理域での除去対象物質の吸着量などに応じて上記設定湿度を自動的に変更するパージ用の設定湿度変更手段を装備してもよく、これらパージ用の加湿量調整手段やパージ用の設定湿度変更手段を付加装備することで、前述の効果をより確実かつより安定的に得ることができる。 In addition, it may be equipped with a setting humidity changing means for purging that automatically changes the set humidity according to the concentration of the substance to be removed in the air to be treated and the amount of adsorption of the substance to be removed in the treatment area. By additionally providing a humidifying amount adjusting means for purging and a setting humidity changing means for purging, the above-described effects can be obtained more reliably and stably.
第1特徴構成又は第2特徴構成の実施においては、低温の再生用空気でも高い濃縮倍率Cと高い物質回収効率ηを得られることから、100℃未満の再生用空気を再生域に通過させる装置にすることもできる。 In the implementation of the first characteristic configuration or the second characteristic configuration, a high concentration ratio C and a high substance recovery efficiency η can be obtained even with low-temperature regeneration air, so that the regeneration air of less than 100 ° C. is passed through the regeneration zone. It can also be.
つまり、低温の再生用空気で済むことを活かして再生用空気の温度を100℃未満にすることで、取り扱いが極めて容易な装置することができ、特に、再生用加湿手段を設ける場合では、再生用空気の温度を水の沸点である100℃より低い温度にすることで、再生用空気の湿度管理なども容易にすることができる。 In other words, taking advantage of the fact that low-temperature regeneration air is sufficient, the temperature of the regeneration air can be made less than 100 ° C., so that the device can be handled very easily. By setting the temperature of the working air to a temperature lower than 100 ° C., which is the boiling point of water, it is possible to easily manage the humidity of the regenerating air.
また、第1特徴構成又は第2特徴構成の実施において、再生用加湿手段又はパージ用加湿手段としては、水の加熱により蒸気を発生させる水加熱式などの各種方式の加湿装置を用いることができるが、加湿対象の空気を未飽和の加湿状態に加湿するだけでよいことから、再生用加湿手段又はパージ用加湿手段として、含浸材に含浸させた水を加湿対象空気中で蒸発させる気化式や、噴霧水を加湿対象空気中で蒸発させる水噴霧式、あるいは、水に超音波振動を付与して加湿対象空気中に水粒子を飛散させる超音波式の加湿装置を用いることもできる。 In the implementation of the first characteristic configuration or the second characteristic configuration, various types of humidifiers such as a water heating type that generates steam by heating water can be used as the humidifying means for regeneration or the humidifying means for purging. However, since it is only necessary to humidify the air to be humidified to an unsaturated humidified state, as a humidifying means for regeneration or a humidifying means for purging, a vaporization type that evaporates the water impregnated in the impregnating material in the air to be humidified or Alternatively, a water spray type that evaporates spray water in the air to be humidified, or an ultrasonic type humidifier that imparts ultrasonic vibration to the water and scatters water particles in the air to be humidified can be used.
即ち、これら気化式、水噴霧式、超音波式の加湿装置を用いることで、水加熱式の加湿装置を用いるのに比べ、装置構成を簡略化して装置の製作を容易にするとともに、装置のメンテナンスも容易にすることができ、この点で、取り扱い性の面で一層優れた装置にすることができる。 That is, by using these vaporizing, water spraying, and ultrasonic humidifiers, the device configuration can be simplified and the device can be easily manufactured as compared to using a water heating humidifier. Maintenance can also be facilitated, and in this respect, the apparatus can be further improved in terms of handleability.
さらに、第1特徴構成又は第2特徴構成の実施においては、再生域入口での再生用空気の温度又は再生域出口での使用済の再生用空気の温度(=循環再生用空気の温度)を設定温度に保つように再生用加熱手段での加熱量を自動的に調整する再生用の加熱量調整手段や、処理対象空気中の除去対象物質濃度や処理域での除去対象物質の吸着量などに応じて上記設定温度を自動的に変更する再生用の設定温度変更手段を装備するなどしてもよい。 Furthermore, in the implementation of the first characteristic configuration or the second characteristic configuration, the temperature of the regeneration air at the regeneration zone inlet or the temperature of the used regeneration air at the regeneration zone outlet (= the temperature of the circulation regeneration air) is set. Regeneration heating amount adjustment means that automatically adjusts the heating amount in the regeneration heating means so as to maintain the set temperature, concentration of the removal target substance in the treatment target air, adsorption amount of the removal target substance in the treatment area, etc. It may be equipped with a set temperature changing means for regeneration that automatically changes the set temperature in accordance with the above.
第1特徴構成又は第2特徴構成の実施においては、それら第1,第2特徴構成を併行実施する装置構成にしてもよい。 In the implementation of the first feature configuration or the second feature configuration, the first and second feature configurations may be configured in parallel.
つまり、この併行実施を行なえば、高い濃縮倍率Cにしながら高い物質回収効率ηが得られるようにするという所期の目的をさらに効果的かつ確実に達成することができ、処理対象空気における除去対象物質の濃度変化が大きいなど装置負荷の変動が大きい場合において特に好適な装置にすることができる。 That is, if this parallel execution is performed, the intended purpose of obtaining a high substance recovery efficiency η while achieving a high concentration ratio C can be achieved more effectively and reliably, and the removal target in the processing target air can be achieved. It is possible to make the apparatus particularly suitable when the fluctuation of the apparatus load is large, such as a large change in concentration of the substance.
本発明の第3特徴構成は、第2特徴構成において、
前記パージ用空気を前記パージ用加湿手段による加湿の前にパージ用加熱手段により加熱する構成にしてある点にある。
The third feature configuration of the present invention is the second feature configuration,
The purge air is heated by the purge heating means before being humidified by the purge humidification means.
つまり、この第3特徴構成によれば、パージ用空気をパージ用加湿手段による加湿の前にパージ用加熱手段により加熱することで、その加熱を行なわない場合に比べ、パージ用加湿手段による加湿でのパージ用空気の許容加湿量(即ち、パージ用空気に保有させ得る加湿水分量)を増大させることができる。 In other words, according to the third characteristic configuration, the purge air is heated by the purge heating means before being humidified by the purge humidification means, so that it is humidified by the purge humidification means as compared with the case where the heating is not performed. The allowable humidification amount of the purge air (that is, the humidified water amount that can be retained in the purge air) can be increased.
そして、このことでパージ域での前述の如き置換吸着による脱着不足状態の解消(即ち、吸着剤に未だ吸着状態で残っている除去対象物質の脱着)を一層効果的かつ確実なものにすることができ、これにより、高い濃縮倍率Cにしながら高い物質回収効率ηが得られるようにするという所期の目的を一層効果的かつ確実に達成することができる。 This makes it possible to more effectively and reliably eliminate the insufficient desorption state due to substitution adsorption as described above in the purge zone (that is, desorption of the removal target substance still remaining in the adsorbent). As a result, the intended purpose of obtaining a high substance recovery efficiency η while maintaining a high concentration ratio C can be achieved more effectively and reliably.
本発明の第4特徴構成は、第1〜第3特徴構成のいずれかにおいて、
前記パージ域を通過した使用済パージ用空気を、前記再生用空気として前記再生域に通過させる構成にしてある点にある。
The fourth feature configuration of the present invention is any one of the first to third feature configurations,
The used purge air that has passed through the purge zone is configured to pass through the regeneration zone as the regeneration air.
つまり、パージ域を通過した使用済のパージ用空気を熱回収目的で再生用空気(新鮮再生用空気)の一部として利用することは前述の特許文献1、2にも見られるが、第1〜第3特徴構成のいずれかの実施において、上記の如く使用済のパージ用空気を再生用空気として利用すれば、熱回収の他にも次の如き効果を得ることができる。
That is, the use of the used purge air that has passed through the purge zone as part of the regeneration air (fresh regeneration air) for the purpose of heat recovery can also be seen in
即ち、再生域に通風された再生用空気や循環再生用空気のうちの一部は再生域から次のパージ域に移動するロータ部分に残存した状態でそのロータ部分とともにパージ域に移行する為、パージ域ではパージ用空気の通風により域内通過過程にあるロータ部分を冷却してそのロータ部分の保持吸着剤を冷却するのに伴い、そのロータ部分に残存する再生用空気や循環再生用空気もパージ用空気とともに持ち去られる。 That is, in order to move to the purge area together with the rotor part in a state where a part of the regeneration air ventilated in the regeneration area and the circulation regeneration air remain in the rotor part moving from the regeneration area to the next purge area, In the purge area, as the rotor part in the process of passing through the area is cooled by ventilating the purge air and the retained adsorbent in the rotor part is cooled, the regeneration air remaining in the rotor part and the circulation regeneration air are also purged. Taken away with air.
従って、再生域に通過させる再生用空気や循環再生用空気を再生用加湿手段により加湿する構成では、パージ域を通過した使用済のパージ用空気はロータ部分の冷却で得た熱量とともに、ロータ部分に残存する再生用空気や循環再生用空気の加湿水分も保有するものになり、この使用済のパージ用空気を上記の如く再生用空気として利用することにより、使用済のパージ用空気とともにパージ域から持ち出される加湿水分量も回収して、その回収水分量を再生域での除去対象物質の脱着に寄与させることができる。 Therefore, in the configuration in which the regeneration air to be passed through the regeneration zone or the circulation regeneration air is humidified by the regeneration humidifying means, the used purge air that has passed through the purge zone has the heat amount obtained by cooling the rotor portion and the rotor portion. In addition, the used purge air is used as the regeneration air as described above to retain the humidified moisture of the remaining regeneration air and circulation regeneration air. It is also possible to collect the amount of humidified water taken out from the water, and to contribute to the desorption of the substance to be removed in the regeneration zone.
また、パージ用空気をパージ用加湿手段により加湿する構成では、上記の如く使用済のパージ用空気を再生用空気として利用することにより、パージ域を通過した使用済パージ用空気に含まれる余剰の加湿水分や、バイパスファクタなどが原因で置換吸着に寄与せずにパージ域を素通りした加湿水分を回収して、その回収水分量を再生域での除去対象成分の脱着に寄与させることができる。 Further, in the configuration in which the purge air is humidified by the purge humidifying means, the surplus purge contained in the used purge air that has passed through the purge zone can be obtained by using the used purge air as regeneration air as described above. It is possible to recover the humidified water that has passed through the purge area without contributing to the substitutional adsorption due to the humidified water or the bypass factor, and to contribute to the desorption of the component to be removed in the regeneration area.
そして、これらのことで、再生用加湿手段やパージ用加湿手段での必要加湿量(即ち、未飽和の加湿状態に加湿するだけでよいことから小さい必要加湿量)をさらに低減することができて、装置の運転コストを一層安価にするとともに省エネルギ面でも一層有利にすることができる。 And these can further reduce the amount of humidification required in the humidifying means for regeneration and the humidifying means for purging (that is, a small necessary amount of humidification because it only needs to be humidified in an unsaturated humidified state). In addition, the operating cost of the apparatus can be further reduced, and energy saving can be made more advantageous.
なお、この効果は、再生用加湿手段とパージ用加湿手段との両方を設ける場合にも得ることができる。 This effect can also be obtained when both the regeneration humidifying means and the purge humidifying means are provided.
また、パージ域を通過した使用済のパージ用空気には再生域からの再生用空気及び循環再生用空気の持ち込みやパージ域での脱着により除去対象物質が含まれるが、上記構成によれば、この使用済のパージ用空気に含まれる除去対象物質は再生域において吸着剤から脱着される除去対象物質とともに、最終的には、濃縮空気として装置外に取り出す使用済再生用空気に含ませた状態で回収することができる。 In addition, the used purge air that has passed through the purge zone contains substances to be removed by bringing in regeneration air from the regeneration zone and circulating regeneration air and desorbing in the purge zone. The removal target substance contained in the used purge air is included in the used regeneration air taken out of the apparatus as concentrated air together with the removal target substance that is desorbed from the adsorbent in the regeneration zone. Can be recovered.
本発明の第5特徴構成は、第4特徴構成において、
前記再生用空気の全量について、前記パージ域を通過した使用済パージ用空気を用いる構成にしてある点にある。
The fifth feature configuration of the present invention is the fourth feature configuration,
The total amount of the regeneration air is configured to use spent purge air that has passed through the purge zone.
つまり、この第5特徴構成は、前述の如く再生用空気(新鮮再生用空気)の風量を少量にして高い濃縮倍率Cにしながらも高い物質回収効率ηが得られることを活かしたものであるが、この構成によれば、例えば、パージ域を通過した使用済パージ用空気と外気との混合空気を再生用空気(新鮮再生用空気)として用いる構成や、パージ域を通過した使用済パージ用空気については装置の別部分で処理する構成などに比べ、装置構成(特に風路構成)を簡素にすることができ、これにより、装置コストを一層低減し得るとともに取り扱い性の面で一層優れた装置にすることができる。 That is, the fifth characteristic configuration utilizes the fact that, as described above, a high material recovery efficiency η can be obtained while reducing the air volume of the regeneration air (fresh regeneration air) to a small concentration rate C. According to this configuration, for example, a configuration in which the mixed air of used purge air and outside air that has passed through the purge area is used as regeneration air (fresh regeneration air), or used purge air that has passed through the purge area. Compared to the configuration that is processed in another part of the device, the device configuration (especially the air channel configuration) can be simplified, which can further reduce the cost of the device and further improve the handling. Can be.
本発明の第6特徴構成は、第4又は第5特徴構成において、
前記パージ域を通過した使用済パージ用空気の一部を前記再生用空気として前記再生域に通過させるのに併行して、
前記パージ域を通過した使用済パージ用空気の他部を抽気空気として前記処理対象空気とともに前記処理域に通過させる構成にしてある点にある。
The sixth feature configuration of the present invention is the fourth or fifth feature configuration,
In parallel with passing a part of the used purge air that has passed through the purge zone to the regeneration zone as the regeneration air,
The other part of the used purge air that has passed through the purge zone is configured to pass through the treatment zone together with the processing target air as extracted air.
つまり、使用済のパージ用空気を再生用空気として用いる構成において、濃縮倍率Cを高くするために再生用空気(新鮮再生用空気)の風量を少量にした場合、再生用空気として用いる使用済パージ用空気の必要風量も少量になり、そのことで、パージ域に通過させるパージ用空気が不足になって、処理域での吸着効率が低下する虞がある。 That is, in a configuration in which used purge air is used as regeneration air, when the amount of regeneration air (fresh regeneration air) is reduced to increase the concentration factor C, the used purge used as regeneration air. The required air volume of the working air also becomes small, which may cause the purge air to pass through the purge area to become insufficient, and the adsorption efficiency in the processing area may be reduced.
このことに対し、上記第6特徴構成によれば、再生用空気(新鮮再生用空気)として用いる側の使用済パージ用空気の風量を少量にして濃縮倍率Cを高くしながらも、上記の如く、使用済パージ用空気の他部を抽気空気として処理対象空気とともに処理域に通過させることで、パージ域に通過させるパージ用空気の全体風量を十分に確保することができて、パージ域での吸着剤冷却や残存空気の掃気を確実かつ十分にすることができ、これにより、処理域での吸着効率を高く維持することができて、所期目的である物質回収効率ηの
向上を一層効果的かつ確実に達成することができる。
On the other hand, according to the sixth feature, as described above, while the concentration of the purge air used as the regeneration air (fresh regeneration air) is reduced and the concentration ratio C is increased. By passing the other part of the used purge air through the treatment area as the extraction air together with the processing target air, it is possible to sufficiently secure the entire air volume of the purge air to be passed to the purge area. Adsorbent cooling and residual air scavenging can be reliably and sufficiently performed, thereby maintaining high adsorption efficiency in the treatment area and further improving the intended material recovery efficiency η. Can be achieved reliably and reliably.
なお、この構成において、抽気空気として処理対象空気とともに処理域に通過させる側の使用済パージ用空気に含まれる除去対象物質については、処理対象空気に含まれる除去対象物質とともに処理域での吸着及びそれに続く再生域での脱着により、最終的には、濃縮空気として装置外に取り出す使用済再生用空気に含ませた状態で回収することができる。 In this configuration, the removal target substance contained in the used purge air on the side that passes through the treatment area together with the treatment target air as the extraction air is adsorbed in the treatment area together with the removal target substance contained in the treatment target air. By subsequent desorption in the regeneration zone, it can be finally recovered in the state of being included in the used regeneration air taken out of the apparatus as concentrated air.
本発明の第7特徴構成は、第4又は第5特徴構成において、
前記パージ域を通過した使用済パージ用空気の全量を前記再生用空気として前記再生域に通過させる構成にしてある点にある。
The seventh feature configuration of the present invention is the fourth or fifth feature configuration,
The configuration is such that the entire amount of used purge air that has passed through the purge zone is passed through the regeneration zone as the regeneration air.
つまり、この第7特徴構成によれば、パージ域を通過した使用済パージ用空気の全量を再生用空気として再生域に通過させるから、再生用加湿手段やパージ用加湿手段での必要加湿量を低減することができるという前記第4特徴構成による効果を最も効果的に得ることができる。 In other words, according to the seventh characteristic configuration, the entire amount of used purge air that has passed through the purge zone is passed through the regeneration zone as regeneration air, so the required humidification amount in the regeneration humidifying means and purge humidifying means is reduced. The effect of the fourth feature configuration that it can be reduced can be most effectively obtained.
また、この第7特徴構成の実施において前記第5特徴構成を併行実施した場合、即ち、再生域に通過させる再生用空気(新鮮再生用空気)の風量とパージ域に通過させるパージ用空気の風量とを等しくして、使用済パージ用空気の全量を再生用空気の全量として再生域に通過させるようにした場合には、使用済パージ用空気についての合流や分流を不要にすることができて、装置の風路構成を一層効果的に簡素化することができる。 Further, in the implementation of the seventh characteristic configuration, when the fifth characteristic configuration is performed concurrently, that is, the amount of air for regeneration to be passed through the regeneration zone (fresh regeneration air) and the amount of air for purge air to be passed through the purge zone , And the total amount of used purge air is passed through the regeneration zone as the total amount of regeneration air, it is possible to eliminate the need for merging and diversion of the used purge air. The air path configuration of the apparatus can be simplified more effectively.
本発明の第8特徴構成は、第1〜第7特徴構成のいずれかにおいて、
前記再生用空気と前記循環再生用空気とを混合状態で前記再生域の全体に対して通過させる構成にしてある点にある。
The eighth feature configuration of the present invention is any one of the first to seventh feature configurations,
The regeneration air and the circulation regeneration air are mixed and passed through the entire regeneration zone.
つまり、この構成では、再生用空気と循環再生用空気との混合空気を再生域の全体に対して通過させるから、次記の第9特徴構成の如く再生域を上手側域と下手側域とに区画する必要がなく、この点で、吸着ロータ周りの装置構成及び風路構成を簡素にすることができる。 That is, in this configuration, since the mixed air of the regeneration air and the circulation regeneration air is passed through the entire regeneration region, the regeneration region is divided into the upper side region and the lower side region as in the ninth feature configuration described below. In this respect, the device configuration and the air path configuration around the adsorption rotor can be simplified.
また、再生用加熱手段での加熱量を調整して上記混合空気の温度を調整するだけで再生域温度を一元的に調整することができ、この点、再生域温度の管理も容易にすることができる。 In addition, it is possible to adjust the regeneration zone temperature in a unified manner by adjusting the heating amount in the regeneration heating means and adjusting the temperature of the mixed air. In this respect, the management of the regeneration zone temperature is facilitated. Can do.
さらに、再生用加湿手段を装備する場合では、その再生用加湿手段での加湿量を調整して上記混合空気の湿度を調整するだけで前述の置換吸着に関与する再生域湿度を一元的に調整することができ、この点で、再生域湿度の管理も容易にすることができる。 Furthermore, when equipped with a humidifying means for regeneration, the humidity of the regeneration humidifier is adjusted and the humidity of the mixed air is adjusted to adjust the regeneration area humidity related to the above-mentioned replacement adsorption in an integrated manner. In this respect, it is possible to easily manage the reproduction area humidity.
なお、この構成の実施においては、再生用空気と循環再生用空気との混合空気を再生用加熱手段に通過させて所要温度に加熱する加熱形態に限らず、再生用空気と循環再生用空気とのいずれか一方の空気を再生用加熱手段により加熱して、その後における再生用空気と循環再生用空気との混合により混合空気の全体を所要温度にする加熱形態を採ってもよい。 In the implementation of this configuration, not only the heating mode in which the mixed air of the regeneration air and the circulation regeneration air is passed through the regeneration heating means and heated to the required temperature, the regeneration air, the circulation regeneration air, Any one of the above air may be heated by the regenerating heating means, and then the mixed air of the regenerating air and the circulating regenerating air may be used to bring the entire mixed air to the required temperature.
さらにまた、再生用加湿手段を装備する場合についても、再生用空気と循環再生用空気との混合空気を再生用加湿手段に通過させて所要湿度に加湿する加湿形態に限らず、再生用空気と循環再生用空気とのいずれか一方の空気を再生用加湿手段により加湿して、その後における再生用空気と循環再生用空気との混合により混合空気の全体を所要湿度にする
加湿形態を採ってもよい。
Furthermore, in the case where the humidifying means for regeneration is provided, the present invention is not limited to the humidification mode in which the mixed air of the regeneration air and the circulation regeneration air is passed through the regeneration humidifying means to humidify to the required humidity. Even if it takes the humidification form that humidifies one of the circulation regeneration air by the regeneration humidification means and then mixes the regeneration air and the circulation regeneration air to make the entire mixed air the required humidity. Good.
本発明の第9特徴構成は、第1〜第7特徴構成のいずれかにおいて、
前記再生域を、吸着ロータ回転方向において下手側に位置する下手側域と上手側に位置する上手側域とに区画し、
前記再生用空気を前記下手側域と前記上手側域とにその順で通過させて、その上手側域を通過した使用済再生用空気の一部を前記循環再生用空気とし、
この循環再生用空気を、前記下手側域を通過した再生用空気とともに前記上手側域に通過させる構成にしてある点にある。
A ninth feature configuration of the present invention is any one of the first to seventh feature configurations,
The regeneration area is divided into a lower side area located on the lower side and an upper side area located on the upper side in the suction rotor rotation direction,
Passing the regeneration air through the lower side region and the upper side region in that order, and a part of the used regeneration air that has passed through the upper side region as the circulation regeneration air,
This circulation regeneration air is configured to pass through the upper side area together with the regeneration air that has passed through the lower side area.
つまり、前記第8特徴構成の如く再生用空気と循環再生用空気とを混合状態で再生域の全体に対して通過させる場合、脱着除去対象物質の濃度が高い循環再生用空気の混合により、再生域に通過させる混合空気中の除去対象物質濃度が高くなることで、吸着剤に吸着された除去対象物質に対する混合空気の脱着能力が、循環再生用空気を混合する前の再生用空気(新鮮再生用空気)の脱着能力に比べ低くなる。 That is, when the regeneration air and the circulation regeneration air are passed through the entire regeneration zone in a mixed state as in the eighth feature configuration, the regeneration is achieved by mixing the circulation regeneration air having a high concentration of the desorption removal target substance. Since the concentration of the target substance to be removed in the mixed air that passes through the zone increases, the desorption capability of the mixed air with respect to the target substance adsorbed by the adsorbent is improved so that the regeneration air (fresh regeneration) before mixing the circulation regeneration air It is lower than the desorption capacity of air.
これに対し、上記の第9特徴構成によれば、再生域のロータ回転方向における上手側域に循環再生用空気と下手側域を通過した再生用空気(即ち、いずれも脱着除去対象物質の濃度が高くなって脱着能力が低くなった空気)を通過させることで、この上手側域においては先ず、処理域で除去対象物質を吸着した状態にある吸着剤を予熱的に加熱するとともに、吸着除去対象物質を吸着剤からある程度まで予脱着的に脱着させることができる。 In contrast, according to the ninth characteristic configuration described above, the circulation regeneration air and the regeneration air that has passed through the lower side region in the upper side region in the rotation direction of the rotor in the regeneration region (that is, the concentration of the desorption removal target substance). In this upper side area, the adsorbent that has adsorbed the substance to be removed is preheated and adsorbed and removed first in the upper area. The target substance can be desorbed from the adsorbent to some extent.
そして、その上で、再生域のロータ回転方向における下手側域において、その下手側域に通過させる再生用空気(即ち、新鮮で脱着能力の高い空気)により、先の上手側域での予熱的な加熱で脱着し易くなった吸着除去対象物質を再生用空気(新鮮再生用空気)の高い脱着能力をもって吸着剤から効果的かつ効率的に脱着させることができる。 Then, in the lower side region in the rotation direction of the rotor in the regeneration region, the regeneration air that is passed through the lower side region (that is, air that is fresh and has high desorption ability) is preheated in the previous upper side region. It is possible to effectively and efficiently desorb the substance to be adsorbed and removed which has been easily desorbed by heating, from the adsorbent with a high desorption capacity of the regeneration air (fresh regeneration air).
即ち、このような二段脱着の形態を採ることで、再生用空気(新鮮再生用空気)の高い脱着能力を一層効果的に活かすことができて、その分、再生域全体としての脱着効率を一層効果的に高めることができ、この点で、高い濃縮倍率Cにしながらも高い物質回収効率ηが得られるようにするという所期の目的をさらに効果的に達成することができる。 That is, by adopting such a two-stage desorption configuration, the high desorption capability of the regeneration air (fresh regeneration air) can be utilized more effectively, and the desorption efficiency of the entire regeneration zone can be increased accordingly. In this respect, the intended purpose of achieving a high substance recovery efficiency η while achieving a high concentration ratio C can be achieved more effectively.
なお、この第9特徴構成は、パージ域、再生域の下手側域、再生域の上手側域をその順で下手側パージ域、上手側パージ域、再生域として、上手側パージ域を通過した使用済のパージ用空気を再生用空気として再生域通過後の使用済再生用空気の一部(循環再生空気)とともに再生域に通過させる装置構成としても見ることができる。 In the ninth characteristic configuration, the purge side, the lower side region of the regeneration region, and the upper side region of the regeneration region are passed through the upper side purge region as the lower side purge region, the upper side purge region, and the regeneration region in this order. It can also be seen as a device configuration in which the used purge air is passed through the regeneration zone together with a part of the used regeneration air (circulation regeneration air) after passing through the regeneration zone as regeneration air.
上記第1〜第9特徴構成のいずれかの実施において、パージ域に通過させるパージ用空気には、外気、処理域で除去対象物質を分離除去した処理済の処理対象空気(処理済空気)の一部、あるいは、処理域に送る処理対象空気の一部などを単独で又は2種以上の混合空気の状態で使用することができるが、処理域での吸着効率を安定的に高く維持して装置の物質回収効率ηを極力高く確保するには、処理域を通過した処理済空気の一部又は外気を単独でないし混合空気の状態でパージ用空気として用いるのが有利である。 In the implementation of any one of the first to ninth feature configurations, the purge air to be passed through the purge zone is the outside air, the processing target air (processed air) that has been processed by separating and removing the removal target substance in the processing zone. Part or part of the processing target air sent to the processing area can be used alone or in the form of two or more kinds of mixed air, but the adsorption efficiency in the processing area is stably maintained high. In order to ensure the material recovery efficiency η of the apparatus as high as possible, it is advantageous to use part of the treated air that has passed through the treatment area or the outside air as purge air in the state of mixed air, not alone.
図25,図26は、本発明による吸脱着式濃縮装置で得られる物質回収効率ηについての実験結果を示し、図25は、再生用空気と循環再生用空気とを混合状態で再生域の全体に通過させる装置構成(即ち、前記の第8特徴構成)において、吸着ロータの回転速度を3rphとし濃縮倍率Cを40倍とした条件の下で、
・「再生加湿」:再生用加湿手段による再生用空気及び循環再生用空気の加湿
・「パージ加湿」:パージ用加湿手段によるパージ用空気の加湿
の2項目につき、
A:再生加湿なし、パージ加湿なし………(従来装置相当)
B:再生加湿あり、パージ加湿なし………(再生加湿のみ)
C:再生加湿なし、パージ加湿あり………(パージ加湿のみ)
D:再生加湿あり、パージ加湿あり………(再生・パージ加湿)
の4種の実験を行ない、
そして、これら4種の実験ケースの夫々において、
・「未処理空気使用パージ」:処理域に送給する処理対象空気(未処理空気)の一部をパージ用空気として使用
・「外気使用パージ」:外気をパージ用空気として使用
・「処理済空気使用パージ」:処理域を通過した処理済の処理対象空気(処理済空気)の一部をパージ用空気として使用
・「パージ抽気」:使用済のパージ用空気の一部を抽気空気として処理対象空気とともに処理域に通過
の4つのサブ項目につき、
a:未処理空気使用パージ、パージ抽気なし
b:外気使用パージ、パージ抽気なし
c:処理済空気使用パージ、パージ抽気なし
d:未処理空気使用パージ、パージ抽気あり
e:外気使用パージ、パージ抽気あり
f:処理済空気使用パージ、パージ抽気あり
としたときの夫々で得られた物質回収効率ηを示している。
25 and 26 show the experimental results of the substance recovery efficiency η obtained by the adsorption / desorption type concentrator according to the present invention. FIG. 25 shows the entire regeneration zone in a state where the regeneration air and the circulation regeneration air are mixed. In the apparatus configuration (that is, the above-described eighth characteristic configuration), the rotation speed of the adsorption rotor is 3 rph and the concentration factor C is 40 times.
・ "Regeneration humidification": Humidification of regeneration air and circulation regeneration air by regeneration humidification means ・ "Purge humidification": For two items of humidification of purge air by purge humidification means,
A: No regeneration humidification, no purge humidification (equivalent to conventional device)
B: Regenerative humidification, no purge humidification ......... (Regenerative humidification only)
C: No regeneration humidification, purge humidification ......... (Purge humidification only)
D: Regenerative humidification, purge humidification ......... (Regeneration / purge humidification)
The four types of experiments
And in each of these four types of experimental cases,
・ “Purging with untreated air”: Use part of the processing target air (untreated air) to be supplied to the processing area as purge air ・ “Purge with outside air”: Use outside air as purge air ・ “Processed “Purge using air”: Use part of the processed air that has passed through the processing area (processed air) as purge air. • “Purge extraction”: Process part of the used purge air as extraction air. For the four sub-items that pass through the treatment area with the target air,
a: Untreated air purge, no purge bleed b: Outside air purge, no purge bleed c: Treated air purge, no purge bleed d: Untreated air purge, purge bleed e: Outside air purge, purge bleed Existence f: Indicates the substance recovery efficiency η obtained when the treated air use purge and purge bleed are present.
また、図26は、再生用空気を再生域の下手側域と上手側域とにその順で通過させて、その上手側域を通過した使用済再生用空気の一部を循環再生用空気とし、この循環再生用空気を、再生域の下手側域を通過した再生用空気とともに再生域の上手側域に通過させる装置構成(即ち、前記の第9特徴構成)において、吸着ロータの回転速度を3rphとし濃縮倍率Cを40倍とした条件の下で、
・上手側再生加湿:再生用加湿手段による上手側域通過空気の加湿
・下手側再生加湿:再生用加湿手段による下手側域通過空気の加湿
・パージ加湿:パージ用加湿手段によるパージ用空気の加湿
の3項目につき、
E:上手側加湿なし、下手側加湿なし、パージ加湿なし………(従来装置相当)
F:上手側加湿あり、下手側加湿なし、パージ加湿なし………(上手側加湿のみ)
G:上手側加湿なし、下手側加湿あり、パージ加湿なし………(下手側加湿のみ)
H:上手側加湿なし、下手側加湿なし、パージ加湿あり………(パージ加湿のみ)
I:上手側加湿あり、下手側加湿あり、パージ加湿あり………(全加湿)
の5種の実験を行なった場合の夫々で得られた物質回収効率ηを示している。
In FIG. 26, the regeneration air is passed through the lower side region and the upper side region in this order in that order, and a part of the used regeneration air that has passed through the upper side region is used as the circulation regeneration air. In the device configuration (that is, the ninth characteristic configuration described above) in which the circulating regeneration air is passed to the regeneration side upper side region together with the regeneration air that has passed the regeneration side lower side region, the rotation speed of the adsorption rotor is Under the condition of 3rph and
・ Superior regeneration humidification: Humidification of the air passing through the upper side by the humidification means for regeneration ・ Lower regeneration humidification: Humidification of the air passing through the lower side by the humidification means for regeneration ・ Purge humidification: Humidification of the purge air by the humidification means for purging For each of the three items
E: No humidification on the upper side, no humidification on the lower side, no humidification on the purge ......... (equivalent to conventional equipment)
F: Upper side humidification, lower side humidification, no purge humidification ......... (upper side humidification only)
G: No upper-side humidification, lower-side humidification, no purge-humidification ……… (lower-side humidification only)
H: No upper-side humidification, no lower-side humidification, with purge humidification ......... (Purge humidification only)
I: Upper side humidification, lower side humidification, purge humidification ......... (All humidification)
The material recovery efficiency η obtained in each of the five types of experiments is shown.
この図26から分かるように、第9特徴構成を採る場合において上記のE.「従来装置相当」とF.「上手側加湿のみ」とG.「下手側加湿のみ」とH.「パージ加湿のみ」とを比較すると、物質回収効率ηの大小関係は、G.「下手側加湿のみ」>H.「パージ加湿のみ」>F.「上手側加湿のみ」>E.「従来装置相当」となり、G.「下手側加湿のみ」、H.「パージ加湿のみ」、F.「上手側加湿のみ」のいずれもE.「従来装置相当」に比べ高い物質回収効率ηを得られることが分かる。 As can be seen from FIG. 26, when the ninth feature configuration is adopted, the above-described E.D. “Conventional device equivalent” and F.R. “Super humidification only” and G. “Lower side humidification only” When compared with “Purge humidification only”, the magnitude relationship of the substance recovery efficiency η is "Lower side humidification only"> H. “Purge humidification only”> F. “Super humidification only”> E. “Equivalent to conventional device”. “Lower side humidification only”, H.C. “Purge humidification only”, F.D. All of “Super humidification only” It can be seen that a higher material recovery efficiency η can be obtained than “equivalent to the conventional apparatus”.
また、G.「下手側加湿のみ」では他よりも大きい物質回収効率ηを得ることができ、これは置換吸着による除去対象物質の脱着が再生域の下手側域において特に効果的に寄与するためと考えられる。 G. With “only lower-side humidification”, it is possible to obtain a larger substance recovery efficiency η than others, and this is considered because desorption of the substance to be removed by displacement adsorption contributes particularly effectively in the lower-side area of the regeneration area.
図1〜図23は夫々、本発明による吸脱着式濃縮装置の実施形態を示すが、この濃縮装置は基本構成として、各図に示す如く、活性炭やゼオライトなどの吸着剤Xを保持させたハニカム構造などの通気性の吸着ロータ1を備えている。
FIGS. 1 to 23 each show an embodiment of an adsorption / desorption type concentrating device according to the present invention. This concentrating device has a basic structure, as shown in each figure, a honeycomb holding an adsorbent X such as activated carbon or zeolite. A
なお、各図では理解を容易にするため、この吸着ロータ1をロータ周方向(ロータ回転方向)に展開した状態で示してある。
In each figure, for easy understanding, the
この吸着ロータ1の回転域には、処理域2と再生域3とパージ域4とをその順にロータ回転方向に並べる状態で区画形成してあり、吸着ロータ1の回転により吸着ロータ1のロータ回転方向における各部(以下、ロータ部分と称す)を処理域2と再生域3とパージ域4とに、その順で繰り返し通過させる。
In the rotation area of the
そして基本的には、これら処理域2,再生域3,パージ域4の夫々において次の処理を行なう。
Basically, the following processing is performed in each of the
処理域2では、域内通過過程にあるロータ部分に処理対象空気IAを通風することで、
その処理対象空気IAに含まれる揮発性有機化合物などのガス状の除去対象物質Vを域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着材Xに吸着させて処理対象空気IAから分離除去し、これにより、処理対象空気IAを浄化する。
In the
A gaseous removal target substance V such as a volatile organic compound contained in the processing target air IA is adsorbed on the holding adsorbent X of the rotor part in the process of passing through the region and separated and removed from the processing target air IA. The processing target air IA is purified.
再生域3では、域内通過過程にあるロータ部分に再生用ヒータ5(再生用加熱手段の一例)により加熱した再生用空気RAを通風することで、そのロータ部分の保持吸着剤Xが先の処理域2で吸着した除去対象物質Vを再生用空気RAに脱着させて域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着剤Xを再生する。
In the
パージ域4では、域内通過過程にあるロータ部分にパージ用空気PAを通風することで、域内通過過程にあるロータ部分(即ち、再生域3を通過して昇温したロータ部分)を冷却して、そのロータ部分の保持吸着剤Xを次の処理域2への移動に先立ち冷却する。
In the
また、パージ域4では、この吸着剤Xの冷却と併せて、再生域3からロータ部分に残存した状態でパージ域4に持ち込まれた残存再生用空気RAをパージ用空気PAにより掃気する。
In the
ここで、再生用空気RAの風量Qoは、処理対象空気IAの風量Qiより小風量(Qo<Qi)である。 Here, the air volume Qo of the regeneration air RA is smaller than the air volume Qi of the processing target air IA (Qo <Qi).
つまり、この濃縮装置では、処理域2において吸着剤Xへの吸着により処理対象空気IAから分離除去した除去対象物質Vを、再生域3において吸着剤Xから脱着させて処理対象空気IAより小風量の再生用空気RAに移行させることで、再生域3を通過した小風量の使用済再生用空気RA′を除去対象物質Vの濃度が高められた濃縮空気にして装置外に取り出し、これにより、処理対象空気IAに低濃度状態で含まれるガス状の除去対象物質Vを濃縮状態にして回収する。この際の濃縮倍率CはC=Qi/Qoで表される。
That is, in this concentrator, the removal target substance V separated and removed from the processing target air IA by adsorption to the adsorbent X in the
各図において、6は処理対象空気IAを処理域2に導く処理対象空気路、7はパージ用空気PAをパージ域4に導くパージ用空気路、8はパージ域4を通過した使用済のパージ用空気PA′を導く使用済パージ用空気路、9は再生用空気RAを再生域3に導く再生用空気路である。
In each figure,
また、11は処理域2を通過した処理済の処理対象空気IA′(処理済空気)を装置外に取り出す処理済空気路、12は再生域3を通過した使用済の再生用空気RA′を装置外に取り出す使用済再生用空気路(換言すれば、濃縮空気送出路)である。
〔第1実施形態〕
図1〜図3は第1実施形態の第1例〜第3例を示す、この第1実施形態の濃縮装置では、使用済パージ用空気路8の下流端を再生用空気路9に接続し、再生域3に通過させる再生用空気RAの全量について、使用済パージ用空気PA′の全量を再生用空気RAとして再生域3に通過させる構成(即ち、使用済パージ用空気PA′の全量を再生用空気RAの全量とする構成)にしてある。
[First Embodiment]
1 to 3 show first to third examples of the first embodiment. In the concentrator of the first embodiment, the downstream end of the used
また、使用済再生用空気路12から循環再生用空気路12aを分岐して、この循環再生用空気路12aの下流端を使用済パージ用空気路8とともに再生用空気路9に接続し、これにより、再生域3を通過した使用済再生用空気RA′の一部を循環再生用空気RA″として循環再生用空気路12a及び再生用空気路9を通じ再生用空気RA(新鮮再生用空気)との混合状態で再生域3の全体に対してに通過させる構成にしてある。
Further, the circulation
再生用空気路9には、再生域3に通過させる再生用空気RAと循環再生用空気RA″と
の混合空気を所定温度に加熱する再生用ヒータ5(再生用加熱手段の一例)と、この再生用ヒータ5により加熱した混合空気RA,RA″を未飽和の所定湿度状態に加湿する再生用加湿装置10(再生用加湿手段の一例)を装備してある。
The
つまり、この第1実施形態の濃縮装置では、再生域3に通過させる再生用空気RAと循環再生用空気RA″との混合空気を再生用加湿装置10により未飽和の所定湿度状態に加湿することで、その加湿水分を先の処理域2で吸着剤Xが吸着した除去対象物質Vと置換させて吸着剤Xに吸着させる置換吸着を再生域3において生じさせる。
That is, in the concentrating device of the first embodiment, the mixed air of the regeneration air RA and the circulation regeneration air RA ″ that is passed through the
そして、この置換吸着により、再生域3において吸着状態にある除去対象物質Vを吸着剤Xから再生用空気RAと循環再生用空気RA″との混合空気へ効率よく脱着させ、これにより、高い濃縮倍率Cを設定しながら、処理域2において処理対象空気IAから除去対象物質Vを吸着により分離除去する物質回収効率ηも高く確保する。
Then, by this substitution adsorption, the removal target substance V that is in the adsorption state in the
図1〜図3に示す第1実施形態の濃縮装置のうち、図1に示す第1例の濃縮装置では、処理対象空気路6からパージ用空気路7を分岐し、処理対象空気IAの一部をパージ用空気PAとしてパージ域4に通過させる構成にしてある。
Among the concentrators of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the concentrator of the first example shown in FIG. 1 branches the
図2に示す第2例の濃縮装置では、外気をパージ用空気PAとしてパージ用空気路7を通じパージ域4に通過させる構成にしてある。
In the second example of the concentrating device shown in FIG. 2, the outside air is passed as purge air PA through the
図3に示す第3例の濃縮装置では、処理済空気路11からパージ用空気路7を分岐し、処理済の処理対象空気IA′(処理済空気)の一部をパージ用空気PAとしてパージ域4に通過させる構成にしてある。
In the concentrator of the third example shown in FIG. 3, the
なお、第1実施形態の濃縮装置において、再生用ヒータ5や再生用加湿装置10は夫々、上記の如く再生用空気RAと循環再生用空気RA″との混合位置(合流位置)よりも下流側に配置するのに代え、その混合位置よりも上流側で再生用空気路9と循環再生用空気路12aとの両方又はいずれか一方に配置してもよい。
In the concentrator of the first embodiment, the
即ち、これら再生用ヒータ5及び再生用加湿装置10の配置箇所は、再生域3に通過させる再生用空気RAと循環再生用空気RA″との混合空気を所定温度に加熱するとともに所定湿度に加湿できる箇所であればよい。
That is, the locations where the
〔第2実施形態〕
図4〜図6は第2実施形態の第1例〜第3例を示し、この第2実施形態の濃縮装置では、第1実施形態の濃縮装置において使用済パージ用空気路8から抽気路8aを分岐し、この抽気路8aの下流端を処理対象空気路6に接続した構成にしてある。
[Second Embodiment]
4 to 6 show a first example to a third example of the second embodiment. In the concentrating device of the second embodiment, the spent purging
つまり、この第2実施形態の濃縮装置では、パージ域4を通過した使用済パージ用空気PA′の一部を再生用空気RAの全量として再生域3に通過させるのに併行して、パージ域4を通過した使用済パージ用空気PA′の他部を抽気空気PA″として処理対象空気IAとともに処理域2に通過させる構成にしてある。
That is, in the concentrator of the second embodiment, a part of the used purge air PA ′ that has passed through the
即ち、このように使用済パージ用空気PA′の一部を抽気空気PA″として処理対象空気IAとともに処理域2に通過させることにより、使用済パージ用空気PA′を再生用空気RAとして利用する構成において、高い濃縮倍率Cの確保のために再生用空気RAの風量Qoを少量化しながらも、パージ域4に通過させるパージ用空気PAの風量を十分に確保し、これにより、装置の物質回収効率ηをさらに効果的に高めるようにしてある。
That is, a part of the used purge air PA ′ is passed through the
なお、この第2実施形態の濃縮装置では、各図に鎖線で示す如く、処理対象空気IAに合流させる抽気空気PA″を冷却する冷却器17を付加装備し、これにより、処理対象空気IAへの抽気空気PA″(使用済パージ用空気PA′の一部)の混合にかかわらず処理域2の温度を低温に維持して、処理域2での吸着効率ひいては装置の物質回収効率ηをより効果的かつ確実に高めるようにしてもよい。
In the concentrator of the second embodiment, as indicated by a chain line in each figure, a cooler 17 that cools the extracted air PA ″ to be merged with the processing target air IA is additionally provided, whereby the processing target air IA is supplied. Regardless of the mixing of the bleed air PA ″ (part of the used purge air PA ′), the temperature of the
その他については第1実施形態の濃縮装置と同様である。 About others, it is the same as that of the concentration apparatus of 1st Embodiment.
また、この第2実施形態の濃縮装置についても、第1実施形態の濃縮装置と同様、図4に示す第1例の濃縮装置の如く、処理対象空気IAの一部をパージ用空気PAとしてパージ域4に通過させる構成、図5に示す第2例の濃縮装置の如く、外気をパージ用空気PAとしてパージ用空気路7を通じパージ域4に通過させる構成、図6に示す第3例の濃縮装置の如く、処理済の処理対象空気IA′(処理済空気)の一部をパージ用空気PAとしてパージ域4に通過させる構成のいずれを採用してもよい。
Further, in the concentrator of the second embodiment, as in the concentrator of the first embodiment, a part of the processing target air IA is purged as the purge air PA, as in the concentrator of the first example shown in FIG. A configuration for passing through the
〔第3実施形態〕
図7〜図9は第3実施形態の第1例〜第3例を示し、この第3実施形態の濃縮装置では、第1実施形態の濃縮装置において再生用加湿装置10を省略し、この再生用加湿装置10に代えて、パージ域4に通過させるパージ用空気PAを未飽和の所定湿度状態に加湿するパージ用加湿装置13(パージ用加湿手段の一例)をパージ用空気路7に装備した構成にしてある。
[Third Embodiment]
7 to 9 show first to third examples of the third embodiment. In the concentrating device of the third embodiment, the regenerating
つまり、この第3実施形態の濃縮装置では、再生域3において脱着不足の状態が生じたとしても、次のパージ域4に通過させるパージ用空気PAをパージ用加湿装置13により加湿して、ある程度以上の水分濃度を有する未飽和の加湿状態にすることで、パージ用空気PAに与えた加湿水分を吸着剤Xに未だ吸着状態で残っている除去対象物質Vと置換させて吸着剤Xに吸着させる置換吸着をパージ域4で生じさせる。
That is, in the concentrating device of the third embodiment, even if the desorption state is insufficient in the
そして、このパージ域4での置換吸着により、吸着剤Xに未だ吸着状態で残っている除去対象物質Vを効率的に吸着剤Xから脱着させて、再生域3で生じた脱着不足の状態をパージ域4で解消し、これにより、高い濃縮倍率Cを設定しながら物質回収効率ηも高く確保する。
Then, by the substitution adsorption in the
なお、この第3実施形態の濃縮装置では、各図に鎖線で示す如く、パージ用加湿装置13での加湿に先立ちパージ用空気PAを加熱するパージ用ヒータ14(パージ用加熱手段の一例)をパージ用空気路7に装備し、これにより、パージ用加湿装置13でのパージ用空気PAの許容加湿量(即ち、パージ用空気PAに保有させ得る加湿水分量)を増大させて、脱着不足状態の解消ひいては物質回収効率ηの向上を一層効果的かつ確実に達成するようにしてもよい。
In the concentrator of the third embodiment, as indicated by a chain line in each drawing, a purge heater 14 (an example of a purge heating unit) that heats the purge air PA prior to humidification in the
その他については第1実施形態の濃縮装置と同様である。 About others, it is the same as that of the concentration apparatus of 1st Embodiment.
また、この第3実施形態の濃縮装置についても、第1,第2実施形態の濃縮装置と同様、図7に示す第1例の濃縮装置の如く、処理対象空気IAの一部をパージ用空気PAとしてパージ域4に通過させる構成、図8に示す第2例の濃縮装置の如く、外気をパージ用空気PAとしてパージ用空気路7を通じパージ域4に通過させる構成、図9に示す第3例の濃縮装置の如く、処理済の処理対象空気IA′(処理済空気)の一部をパージ用空気PAとしてパージ域4に通過させる構成のいずれを採用してもよい。
Further, in the concentrator of the third embodiment, like the concentrator of the first and second embodiments, a part of the processing target air IA is purged air as in the concentrator of the first example shown in FIG. A configuration for passing through the
〔第4実施形態〕
図10〜図12は第4実施形態の第1例〜第3例を示し、この第4実施形態の濃縮装置では、第3実施形態の濃縮装置において使用済パージ用空気路8から抽気路8aを分岐し、この抽気路8aの下流端を処理対象空気路6に接続した構成にしてある。
[Fourth Embodiment]
10 to 12 show a first example to a third example of the fourth embodiment. In the concentrating device of the fourth embodiment, the used
つまり、この第4実施形態の濃縮装置では、第2実施形態の濃縮装置と同様、パージ域4を通過した使用済パージ用空気PA′の一部を再生用空気RAの全量として再生域3に通過させるのに併行して、パージ域4を通過した使用済パージ用空気PA′の他部を抽気空気PA″として処理対象空気IAとともに処理域2に通過させる構成にしてある。
That is, in the concentrator of the fourth embodiment, as in the concentrator of the second embodiment, a part of the used purge air PA ′ that has passed through the
そして、この構成により、高い濃縮倍率Cの確保のために再生用空気RAの風量Qoを少量化しながらも、パージ域4に通過させるパージ用空気PAの風量を十分に確保して、装置の物質回収効率ηを効果的に向上させる。
With this configuration, the air volume Qo of the regeneration air RA is reduced in order to ensure a high concentration ratio C, but the air volume of the purge air PA to be passed through the
なお、この第4実施形態の濃縮装置では、第2実施形態の濃縮装置と同様、各図に鎖線で示す如く、処理対象空気IAに合流させる抽気空気PA″を冷却する冷却器17を付加装備してもよい。 Note that, in the concentrator of the fourth embodiment, as in the concentrator of the second embodiment, as shown by a chain line in each drawing, a cooler 17 for cooling the extracted air PA ″ to be merged with the processing target air IA is additionally provided. May be.
また、第3実施形態の濃縮装置と同様、各図に鎖線で示す如く、パージ用加湿装置13での加湿に先立ちパージ用空気PAを加熱するパージ用ヒータ14(パージ用加熱手段の一例)をパージ用空気路7に付加装備してもよい。
Further, as in the case of the concentrating device of the third embodiment, a purge heater 14 (an example of a purge heating means) for heating the purge air PA prior to humidification in the
その他については第3実施形態の濃縮装置と同様である。 About others, it is the same as that of the concentration apparatus of 3rd Embodiment.
また、この第4実施形態の濃縮装置についても、第1〜第3実施形態の濃縮装置と同様、図10に示す第1例の濃縮装置の如く、処理対象空気IAの一部をパージ用空気PAとしてパージ域4に通過させる構成、図11に示す第2例の濃縮装置の如く、外気をパージ用空気PAとしてパージ用空気路7を通じパージ域4に通過させる構成、図12に示す第3例の濃縮装置の如く、処理済の処理対象空気IA′(処理済空気)の一部をパージ用空気PAとしてパージ域4に通過させる構成のいずれを採用してもよい。
Further, in the concentrator of the fourth embodiment, like the concentrator of the first to third embodiments, a part of the processing target air IA is purged air as in the first example of the concentrator shown in FIG. A configuration for passing through the
〔第5実施形態〕
図13〜図15は第5実施形態の第1例〜第3例を示し、この第5実施形態の濃縮装置では、第1実施形態の濃縮装置において再生用加湿装置10に加え、パージ域4に通過させるパージ用空気PAを未飽和の所定湿度状態に加湿するパージ用加湿装置13(パージ用加湿手段の一例)をパージ用空気路7に装備した構成にしてある。
[Fifth Embodiment]
FIGS. 13 to 15 show a first example to a third example of the fifth embodiment. In the concentrating device of the fifth embodiment, the purging
つまり、この第5特徴構成の濃縮装置は、第1実施形態で示した装置構成と第3実施形態で示した装置構成とを併行実施したものであり、これにより、第1〜第4実施形態の濃縮装置と同様、高い濃縮倍率Cを設定しながら装置の物質回収効率ηも高く確保する。 That is, the concentrating device having the fifth characteristic configuration is obtained by performing the device configuration shown in the first embodiment and the device configuration shown in the third embodiment side by side, and thereby the first to fourth embodiments. As in the case of the concentration apparatus, a high concentration ratio C is set, and the substance recovery efficiency η of the apparatus is ensured to be high.
なお、この第5実施形態の濃縮装置では、第3実施形態の濃縮装置と同様、各図に鎖線で示す如く、パージ用加湿装置13での加湿に先立ちパージ用空気PAを加熱するパージ用ヒータ14(パージ用加熱手段の一例)をパージ用空気路7に装備してもよい。
In the concentrator of the fifth embodiment, as in the concentrator of the third embodiment, the purge heater for heating the purge air PA prior to humidification in the
その他については第1実施形態の濃縮装置と同様である。 About others, it is the same as that of the concentration apparatus of 1st Embodiment.
また、この第5実施形態の濃縮装置についても、第1〜第4実施形態の濃縮装置と同様、図13に示す第1例の濃縮装置の如く、処理対象空気IAの一部をパージ用空気PAとしてパージ域4に通過させる構成、図14に示す第2例の濃縮装置の如く、外気をパージ用空気PAとしてパージ用空気路7を通じパージ域4に通過させる構成、図14に示す第
3例の濃縮装置の如く、処理済の処理対象空気IA′(処理済空気)の一部をパージ用空気PAとしてパージ域4に通過させる構成のいずれを採用してもよい。
Further, in the concentrator of the fifth embodiment, like the concentrator of the first to fourth embodiments, a part of the processing target air IA is purged air as in the first example of concentrator shown in FIG. A configuration for passing through the
〔第6実施形態〕
図16〜図18は第6実施形態の第1例〜第3例を示し、この第6実施形態の濃縮装置では、第5実施形態の濃縮装置において、第2,第4実施形態の濃縮装置と同様、パージ域4を通過した使用済パージ用空気PA′の一部を抽気空気PA″として抽気路8及び処理対象空気路6を通じて処理対象空気IAとともに処理域2に通過させることで、高い濃縮倍率Cの確保のために再生用空気RAの風量Qoを少量化しながらも、パージ域4に通過させるパージ用空気PAの風量を十分に確保して、装置の物質回収効率ηを効果的に向上させるようにしてある。
[Sixth Embodiment]
16 to 18 show a first example to a third example of the sixth embodiment. In the concentrating device of the sixth embodiment, the concentrating device of the second embodiment is the same as the concentrating device of the fifth embodiment. In the same manner as described above, a part of the used purge air PA ′ that has passed through the
なお、この第6実施形態の濃縮装置では、第2,第4実施形態の濃縮装置と同様、各図に鎖線で示す如く、処理対象空気IAに合流させる抽気空気PA″を冷却する冷却器17を付加装備してもよい。 In the concentrator of the sixth embodiment, as in the concentrators of the second and fourth embodiments, the cooler 17 that cools the bleed air PA ″ to be merged with the processing target air IA, as indicated by the chain line in each drawing. May be additionally equipped.
その他については第5実施形態の濃縮装置と同様である。 About others, it is the same as that of the concentration apparatus of 5th Embodiment.
また、この第6実施形態の濃縮装置についても、第1〜第5実施形態の濃縮装置と同様、図16に示す第1例の濃縮装置の如く、処理対象空気IAの一部をパージ用空気PAとしてパージ域4に通過させる構成、図17に示す第2例の濃縮装置の如く、外気をパージ用空気PAとしてパージ用空気路7を通じパージ域4に通過させる構成、図18に示す第4例の濃縮装置の如く、処理済の処理対象空気IA′(処理済空気)の一部をパージ用空気PAとしてパージ域4に通過させる構成のいずれを採用してもよい。
Further, in the concentrator of the sixth embodiment, like the concentrator of the first to fifth embodiments, a part of the processing target air IA is purged air as in the first example of concentrator shown in FIG. A configuration for passing through the
〔第7実施形態〕
図19〜図22は第7実施形態の第1例〜第4例を示し、この第7実施形態の濃縮装置では、再生域3をロータ回転方向の上手側に位置する上手側域3Aと下手側に位置する下手側域3Bとに区画してある。
[Seventh Embodiment]
19 to 22 show a first example to a fourth example of the seventh embodiment. In the concentration device of the seventh embodiment, the
そして、再生用空気RAを導く再生用空気路9を下手側域3Bの入口に接続するとともに、再生域3を通過した使用済の再生用空気RA′を装置外に取り出す使用済再生用空気路12を上手側域3Aの出口に接続し、下手側域3Bの出口と上手側域3Aの入口とは再生用中継路12bにより連通させてある。
Then, the
また、この再生用中継路12bに対して、使用済再生用空気路12から分岐した循環再生用空気路12aを接続してある。
Further, a circulation
つまり、この第7実施形態の濃縮装置では、再生用空気路9により導く再生用空気RA(新鮮再生用空気)を先ず再生域3の下手側域3Bに通過させ、これに続き、下手側域3Bを通過した再生用空気RAを再生用中継路12bを通じて再生域3の上手側域3Aに通過させ、そして、上手側域3Aを通過した使用済の再生用空気RA′の一部を循環再生用空気RA″として、この循環再生用空気RA″を循環再生用空気路12a及び再生用中継路12bを通じて下手側域3B通過後の再生用空気RAとともに再生域3の上手側域3Aに通過させ、一方、上手側域3Aを通過した使用済再生用空気RA′の他部を濃縮空気として使用済再生用空気路12を通じ装置外部に取り出すようにしてある。
That is, in the concentrator of the seventh embodiment, the regeneration air RA (fresh regeneration air) guided by the
この構成において、図19〜図22に示す第7実施形態の濃縮装置うち、図19に示す第1例の濃縮装置では、再生域3の下手側域3Bに通過させる再生用空気RAを加熱する再生用ヒータ5B(再生用加熱手段の一例)を再生用空気路9に装備するとともに、再生
域3の上手側域3Aに通過させる下手側域3B通過後の再生用空気RAと循環再生用空気R″との混合空気を加熱する再生用ヒータ5A(再生用加熱手段の一例)を再生用中継路12bに装備してある。
In this configuration, among the concentrators of the seventh embodiment shown in FIGS. 19 to 22, in the concentrator of the first example shown in FIG. 19, the regeneration air RA that passes through the
また、再生用中継路12bには、再生域3の上手側域3Aに通過させる下手側域3B通過後の再生用空気RAと循環再生用空気R″との混合空気を、再生用ヒータ5Aによる加熱に続いて未飽和の所定湿度状態に加湿する再生用加湿装置10A(再生用加湿手段の一例)を装備してあり、この再生用加湿装置10Aによる加湿により、再生域3における上手側域3Aで前述の如き置換吸着を生じさせて、再生域3全体としての脱着効率を高めるようにしてある。
In addition, the
一方、図20に示す第2例の濃縮装置では、再生用中継路12bに装備する再生用加湿装置10Aに代え、再生域3の下手側域3Bに通過させる再生用空気RAを再生用ヒータ5Bによる加熱に続いて未飽和の所定湿度状態に加湿する再生用加湿装置10B(再生用加湿装置の一例)を再生用空気路9に装備してあり、この再生用加湿装置10Bによる加湿により、再生域3における下手側域3B及びそれに続いて再生用空気RAが通過する上手側域3Aで置換吸着を生じさせて、再生域3全体としての脱着効率を高めるようにしてある。
On the other hand, in the concentration device of the second example shown in FIG. 20, instead of the
また、図21に示す第3例の濃縮装置では、再生用中継路12bや再生用空気路9に再生用加湿装置10A,10Bを装備するのに代え、パージ域4に通過させるパージ用空気PAを未飽和の所定加湿状態に加湿するパージ用加湿装置3(パージ用加湿手段の一例)をパージ用空気路7に装備してあり、このパージ用加湿装置13による加湿によりパージ域4で置換吸着を生じさせて、パージ域4において未だ吸着状態で吸着剤Xに残る除去対象物質Vを吸着剤Xから効果的に脱着させるようにしてある。
Further, in the third example of the concentrating device shown in FIG. 21, instead of providing the
更に、図22に示す第4例の濃縮装置では、再生用中継路12bに装備する再生用加湿装置10A、再生用空気路9に装備する再生用加湿装置10B、並びに、パージ用空気路7に装備するパージ用加湿装置13を全て備えさせてあり、これにより、再生域3における上手側域3A及び下手側域3Bの夫々で置換吸着を確実に生じさせて、再生域3全体としての脱着効率を高めるとともに、パージ域4でも置換吸着を生じさせて、パージ域4において未だ吸着状態で吸着剤Xに残る除去対象物質Vを吸着剤Xから効果的に脱着させるようにしてある。
Furthermore, in the concentration device of the fourth example shown in FIG. 22, the
つまり、図19〜図22に示す第7実施形態の第1例〜第4例の濃縮装置においても、上記の如く置換吸着を生じさせることで、高い濃縮倍率Cの設定下でも高い物質回収効率ηが得られるようにしてある。 That is, also in the concentration apparatuses of the first to fourth examples of the seventh embodiment shown in FIGS. 19 to 22, high substance recovery efficiency can be achieved even under the setting of a high concentration ratio C by causing substitution adsorption as described above. η is obtained.
図19〜図22の夫々には、第1例〜第4例の濃縮装置の運転における装置各部の風量値(kg/h)、温度値(℃)、絶対湿度値(g/kg′)の例を付記してある。 In each of FIGS. 19 to 22, the air volume value (kg / h), temperature value (° C.), and absolute humidity value (g / kg ′) of each part in the operation of the concentration apparatus of the first to fourth examples are shown. An example is added.
吸着ロータ1における各域の占有中心角度については次の例を挙げることができる。
再生域3の上手側域3A=15°
再生域3の下手側域3B=15°
パージ域4=30°
処理域2=300°
The following example can be given about the occupation center angle of each region in the
なお、この第7実施形態の濃縮装置は、パージ域4、再生域3の下手側域3B、再生域3の上手側域3Aをその順で下手側パージ域、上手側パージ域、再生域として、上手側パージ域(3B)を通過した使用済のパージ用空気(PA′)を再生用空気(RA)として
再生域(3)通過後の使用済再生用空気(RA′)の一部(循環再生空気RA″)とともに再生域(3)に通過させる装置構成としても見ることができる。
In the concentrator of the seventh embodiment, the
図22に示す第4例の濃縮装置では、図中に鎖線で示す如く、パージ用加湿装置13での加湿に先立ちパージ用空気PAを加熱するパージ用ヒータ14(パージ用加熱手段の一例)をパージ用空気路7に装備し、これにより、パージ用加湿装置13でのパージ用空気PAの許容加湿量を増大させるようにしてもよい。
In the concentrator of the fourth example shown in FIG. 22, a purge heater 14 (an example of a purge heating means) that heats the purge air PA prior to humidification in the
図19〜図22に示す第7実施形態の濃縮装置では、処理域2を通過した処理済の処理対象空気IA′(処理済空気)の一部を処理済空気路11から分流し、その分流空気の一部を再生用空気RAとして再生用空気路9を通じ再生域3の下手側域3Bに通過させるのに併行して、その分流空気の他部をパージ用空気PAとしてパージ用空気路7を通じパージ域4に通過させる構成にしたが、場合によっては、これら図19〜図22に示す第7実施形態の濃縮装置において、処理対象空気IAの一部や外気をパージ用空気PAとしてパージ域4に通過させる構成を採用してもよい。
In the concentration apparatus of the seventh embodiment shown in FIGS. 19 to 22, a part of the treated air IA ′ (treated air) that has passed through the
また、図19〜図22に示す第7実施形態の濃縮装置では、パージ域4を通過した使用済パージ用空気P′の全量を処理対象空気IAとともに処理域2に通過させる構成にしたが、場合によっては、これら図19〜図22に示す第7実施形態の濃縮装置において、パージ域4を通過した使用済のパージ用空気PA′の全量を再生用空気RAとして再生域3の下手側域3Bに通過させる構成や、パージ域4を通過した使用済のパージ用空気PA′の一部を再生用空気RAとして再生域3の下手側域3Bに通過させるのに併行して、パージ域4を通過した使用済のパージ用空気PA′の他部を処理対象空気IAとともに処理域2に通過させる構成を採用するなどしてもよい。
Further, in the concentrator of the seventh embodiment shown in FIGS. 19 to 22, the entire amount of the used purge air P ′ that has passed through the
〔第8実施形態〕
図23は第8実施形態を示し、この第8実施形態の濃縮装置では、図5に示す濃縮装置の改良として、ヒートポンプ15を装備し、このヒートポンプ15の吸熱作用によりパージ用空気PA及び処理対象空気IAを冷却する空気冷却器16を設けるとともに、再生用ヒータ5(再生用加熱手段の一例)を、このヒートポンプ15の放熱作用により再生用空気RAに対して加熱作用させるものにしてある。
[Eighth Embodiment]
FIG. 23 shows an eighth embodiment. In the concentrator of the eighth embodiment, as an improvement of the concentrator shown in FIG. 5, a
ここで、空気冷却器16はヒートポンプ15の蒸発器として機能する直膨式冷却器、あるいは、ヒートポンプ15の蒸発器との間で吸熱用熱媒を循環させる熱媒循環熱交換器のいずれであってよい。
Here, the
また、再生用ヒータ5もヒートポンプ15の凝縮器として機能する放熱器、あるいは、ヒートポンプ15の凝縮器との間で放熱用熱媒を循環させる熱媒循環熱交換器のいずれであってもよい。
Further, the
また、この例ではパージ用空気PA及び処理対象空気IAの両方をヒートポンプ15の吸熱作用により冷却するようにしたが、パージ用空気PAと処理対象空気IAとのいずれか一方のみをヒートポンプ15の吸熱作用により冷却するようにしてもよい。
Further, in this example, both the purge air PA and the processing target air IA are cooled by the heat absorption action of the
このようなヒートポンプ15を用いて空気の冷却と加熱を行なう構成は、図5に示す濃縮装置に限らず、他の各図に示す濃縮装置にも適用でき、例えば図17に示す濃縮装置において、抽気路8aに装備する冷却器17をヒートポンプ15の吸熱作用により抽気空気PA″に対して冷却作用させるものにするとともに、再生用空気RAを加熱する再生用ヒータ5やパージ用空気PAを加熱するパージ用ヒータ14をヒートポンプ15の放熱作用により再生用空気RAやパージ用空気PAに対して加熱作用させるものにしてもよい。
Such a configuration for cooling and heating the air using the
〔別の実施形態〕
次に本発明による吸脱着式濃縮装置の別実施形態を列記する。
[Another embodiment]
Next, another embodiment of the adsorption / desorption type concentrating device according to the present invention will be listed.
前述の各実施形態では、パージ域4を通過した使用済パージ用空気PA′、あるいは、処理域2を通過した処理済の処理対象空気IA′を再生用空気RAとして用いる例を示したが、これに限らず、再生用空気RAとしては、使用済パージ用空気PA′、処理済の処理対象空気IA′(処理済空気)、外気、その他の空気を単独で又は2種以上の混合状態で使用することができる。
In each of the above-described embodiments, an example has been shown in which the used purge air PA ′ that has passed through the
再生域3に通過させる再生用空気RAの温度は所要の物質回収効率ηが得られる範囲で極力低くするのが望ましいが、本発明による吸脱着式濃縮装置では再生域3に通過させる再生用空気RAの温度を100℃未満にしてもよい。
Although it is desirable that the temperature of the regeneration air RA passed through the
前述の各実施形態では、再生域3での吸着ロータ1に対する再生用空気RAの通風向きと処理域2での吸着ロータ1に対する処理対象空気IAの通風向きとを逆向きにする例を示したが、場合によっては、再生域3での吸着ロータ1に対する再生用空気RAの通風向きと処理域2での吸着ロータ1に対する処理対象空気IAの通風向きとを同じ向きにしてもよい。
In each of the above-described embodiments, an example in which the ventilation direction of the regeneration air RA with respect to the
また、パージ域4での吸着ロータ1に対するパージ用空気PAの通風向きも、再生域3での吸着ロータ1に対する再生用空気RAの通風向きと同じ向きないし逆向きにしたり、処理域2での吸着ロータ1に対する処理対象空気IAの通風向きと同じ向きないし逆向きにするなど、場合に応じて好ましい向きを選択すればよい。
In addition, the direction of ventilation of the purge air PA with respect to the
再生用加湿手段10,10A,10Bやパージ用加湿手段13としては、水加熱式、気化式、水噴霧式、超音波式など種々の方式の加湿装置を採用することができるが、望ましくは、加熱源を必要としない気化式、水噴霧式、超音波式の加湿装置を用いるのがよい。
As the humidifying means for
本発明による吸脱着濃縮装置は、再生域3やパージ域4において水分の置換吸着により吸着剤Xから脱着させることができ、また、処理域2において水分吸着状態の吸着剤Xに対して置換吸着させることができるガス状物質であれば、揮発性有機化合物や悪臭物質など種々のガス状物質を除去対象物質Vとすることができる。
The adsorption / desorption concentration apparatus according to the present invention can be desorbed from the adsorbent X by substitution adsorption of moisture in the
また、処理対象空気IAも上記の如きガス状除去対象物質Vを含むものであれば、種々の施設や装置から排出される空気を初め、どのような空気であってもよい。 The processing target air IA may be any air including air exhausted from various facilities and apparatuses as long as it includes the gaseous removal target substance V as described above.
X 吸着剤
1 吸着ロータ
2 処理域
3 再生域
4 パージ域
IA 処理対象空気
V 除去対象物質
RA 再生用空気
PA パージ用空気
RA′ 使用済の再生用空気
RA″ 循環再生用空気
5,5A,5B 再生用加熱手段
10,10A,10B 再生用加湿手段
13 パージ用加湿手段
14 パージ用加熱手段
PA′ 使用済のパージ用空気
PA″ 抽気空気
3A 上手側域
3B 下手側域
Claims (9)
この吸着ロータの回転域に処理域と再生域とパージ域とを、その順にロータ回転方向に並べる状態で区画形成し、
この吸着ロータの回転より吸着ロータの回転方向における各部を前記処理域と前記再生域と前記パージ域とに、その順で繰り返し通過させる構成にし、
前記処理域では、域内通過過程にあるロータ部分に処理対象空気を通風することで、その処理対象空気に含まれるガス状の除去対象物質を域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着材に吸着させて処理対象空気から分離除去し、
前記再生域では、域内通過過程にあるロータ部分に再生用空気を通風することで、そのロータ部分の保持吸着剤が前記処理域で吸着した除去対象物質を前記処理対象空気より小風量の再生用空気に脱着させて、域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着剤を再生し、
前記パージ域では、域内通過過程にあるロータ部分にパージ用空気を通風することで、域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着剤を冷却する構成にしてある吸脱着式濃縮装置であって、
前記再生域を通過した使用済再生用空気の一部を循環再生用空気として前記再生用空気とともに前記再生域に通過させる構成にし、
前記再生用空気又は前記循環再生用空気を再生用加熱手段により加熱するとともに、再生用加湿手段により未飽和の加湿状態に加湿することで、
前記再生域では、前記再生用加湿手段により加湿されて域内を通過する未飽和加湿状態の前記再生用空気又は前記循環再生用空気に含まれる水分が域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着剤における吸着状態の除去対象物質と置換してその保持吸着剤に吸着される置換吸着により、域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着剤における吸着状態の除去対象物質を前記小風量の再生用空気に脱着させ、
前記処理域では、域内を通過する処理対象空気に含まれるガス状の除去対象物質が域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着剤における吸着状態の水分と置換してその保持吸着剤に吸着される置換吸着により、処理対象空気に含まれるガス状の除去対象物質を域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着剤に吸着させて処理対象空気から分離除去する構成にしてある吸脱着式濃縮装置。 While equipped with a breathable adsorption rotor holding the adsorbent,
A process area, a regeneration area, and a purge area are formed in the rotation area of the adsorption rotor in a state of being arranged in the rotor rotation direction in that order,
From the rotation of the suction rotor, each part in the rotation direction of the suction rotor is configured to repeatedly pass through the processing area, the regeneration area, and the purge area in that order,
In the treatment area, by passing the air to be treated through the rotor portion in the process of passing through the region, the gaseous removal target substance contained in the air to be treated is adsorbed to the holding adsorbent of the rotor part in the process of passing through the region. To separate and remove from the target air
In the regeneration zone, the air for regeneration is passed through the rotor portion that is in the process of passing through the zone, so that the removal target substance adsorbed in the processing zone by the retained adsorbent of the rotor portion is used for regeneration with a smaller air volume than the processing target air. Desorb to air, regenerate the retained adsorbent of the rotor part in the process of passing through the region,
In the purge region, an adsorption / desorption type concentrator configured to cool the retained adsorbent of the rotor part in the region passing process by passing the purge air to the rotor part in the region passing process,
A part of the used regeneration air that has passed through the regeneration area is passed through the regeneration area together with the regeneration air as circulation regeneration air,
While heating the regeneration air or the circulation regeneration air by the regeneration heating means, and humidifying to the unsaturated humidified state by the regeneration humidification means ,
In the regeneration zone, in the holding adsorbent of the rotor part in which the moisture in the unsaturated humidified state that has been humidified by the regeneration humidifying means and passes through the zone or the water contained in the circulation regeneration air is in the zone passage process. By substituting with the adsorbed material to be removed and adsorbed by the retained adsorbent, the adsorbed material to be removed from the retained adsorbent in the rotor part in the process of passing through the region is desorbed to the regeneration air with the small air volume. Let
In the treatment area, the gaseous removal target substance contained in the air to be treated that passes through the area is adsorbed by the retained adsorbent by substituting the moisture in the adsorption state in the retained adsorbent of the rotor part that is passing through the area. An adsorption / desorption type concentrating device configured to adsorb a gaseous removal target substance contained in the processing target air to the retained adsorbent of the rotor part in the region and separate and remove it from the processing target air by displacement adsorption .
この吸着ロータの回転域に処理域と再生域とパージ域とを、その順にロータ回転方向に並べる状態で区画形成し、
この吸着ロータの回転より吸着ロータの回転方向における各部を前記処理域と前記再生域と前記パージ域とに、その順で繰り返し通過させる構成にし、
前記処理域では、域内通過過程にあるロータ部分に処理対象空気を通風することで、その処理対象空気に含まれるガス状の除去対象物質を域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着材に吸着させて処理対象空気から分離除去し、
前記再生域では、域内通過過程にあるロータ部分に再生用空気を通風することで、そのロータ部分の保持吸着剤が前記処理域で吸着した除去対象物質を前記処理対象空気より小風量の再生用空気に脱着させて、域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着剤を再生し、
前記パージ域では、域内通過過程にあるロータ部分にパージ用空気を通風することで、域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着剤を冷却する構成にしてある吸脱着式濃縮装置であって、
前記再生域を通過した使用済再生用空気の一部を循環再生用空気として前記再生用空気とともに前記再生域に通過させる構成にするとともに、
前記再生用空気又は前記循環再生用空気を再生用加熱手段により加熱する構成にし、
前記パージ域に通過させるパージ用空気をパージ用加湿手段により未飽和の加湿状態に加湿することで、
前記パージ域では、前記パージ用加湿手段により加湿されて域内を通過する未飽和加湿状態のパージ用空気に含まれる水分が域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着剤における吸着状態の残存除去対象物質と置換してその保持吸着剤に吸着される置換吸着により、域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着剤における吸着状態の残存除去対象物質を前記パージ用空気に脱着させ、
前記処理域では、域内を通過する処理対象空気に含まれるガス状の除去対象物質が域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着剤における吸着状態の水分と置換してその保持吸着剤に吸着される置換吸着により、処理対象空気に含まれるガス状の除去対象物質を域内通過過程にあるロータ部分の保持吸着剤に吸着させて処理対象空気から分離除去する構成にしてある吸脱着式濃縮装置。 While equipped with a breathable adsorption rotor holding the adsorbent,
A process area, a regeneration area, and a purge area are formed in the rotation area of the adsorption rotor in a state of being arranged in the rotor rotation direction in that order,
From the rotation of the suction rotor, each part in the rotation direction of the suction rotor is configured to repeatedly pass through the processing area, the regeneration area, and the purge area in that order,
In the treatment area, by passing the air to be treated through the rotor portion in the process of passing through the region, the gaseous removal target substance contained in the air to be treated is adsorbed to the holding adsorbent of the rotor part in the process of passing through the region. To separate and remove from the target air
In the regeneration zone, the air for regeneration is passed through the rotor portion that is in the process of passing through the zone, so that the removal target substance adsorbed in the processing zone by the retained adsorbent of the rotor portion is used for regeneration with a smaller air volume than the processing target air. Desorb to air, regenerate the retained adsorbent of the rotor part in the process of passing through the region,
In the purge region, an adsorption / desorption type concentrator configured to cool the retained adsorbent of the rotor part in the region passing process by passing the purge air to the rotor part in the region passing process,
A portion of the used regeneration air that has passed through the regeneration area is configured to pass through the regeneration area together with the regeneration air as circulation regeneration air ,
The regeneration air or the circulation regeneration air is heated by a regeneration heating means,
By humidifying the purge air to be passed through the purge zone into an unsaturated humidified state by the purge humidifying means ,
In the purge zone, the moisture contained in the unsaturated humidified purge air that is humidified by the purge humidifying means and passes through the zone is the residual removal target substance in the adsorption state in the retained adsorbent of the rotor part in the zone passing process. By substituting and being adsorbed by the retained adsorbent, the residual removal target substance in the adsorbed state in the retained adsorbent of the rotor part that is passing through the region is desorbed to the purge air,
In the treatment area, the gaseous removal target substance contained in the air to be treated that passes through the area is adsorbed by the retained adsorbent by substituting the moisture in the adsorption state in the retained adsorbent of the rotor part that is passing through the area. An adsorption / desorption type concentrating device configured to adsorb a gaseous removal target substance contained in the processing target air to the retained adsorbent of the rotor part in the region and separate and remove it from the processing target air by displacement adsorption .
前記パージ域を通過した使用済パージ用空気の他部を抽気空気として前記処理対象空気とともに前記処理域に通過させる構成にしてある請求項4又は5記載の吸脱着式濃縮装置。 In parallel with passing a part of the used purge air that has passed through the purge zone to the regeneration zone as the regeneration air,
The adsorption / desorption type concentrating device according to claim 4 or 5, wherein the other part of the used purge air that has passed through the purge zone is passed through the treatment zone together with the processing target air as extracted air.
前記再生用空気を前記下手側域と前記上手側域とにその順で通過させて、その上手側域を通過した使用済再生用空気の一部を前記循環再生用空気とし、
この循環再生用空気を、前記下手側域を通過した再生用空気とともに前記上手側域に通過させる構成にしてある請求項1〜7のいずれか1項に記載の吸脱着式濃縮装置。 The regeneration area is divided into a lower side area located on the lower side and an upper side area located on the upper side in the suction rotor rotation direction,
Passing the regeneration air through the lower side region and the upper side region in that order, and a part of the used regeneration air that has passed through the upper side region as the circulation regeneration air,
The adsorption / desorption type concentrator according to any one of claims 1 to 7, wherein the circulation regeneration air is configured to pass through the upper side region together with the regeneration air that has passed through the lower side region.
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