JP7253021B1 - 排気ガス浄化処理装置およびこれを用いた浄化処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】排気ガスの効率浄化のほか、自然エネルギー活用も可能な排気ガス浄化処理装置・方法の提供。【解決手段】排気ダクト５１からの排気ガスＧが空気引き導入される排気ガス導入路１３と、該導入路１３に配置され、かつ、ガス検出手段２３が検出値と送風手段４３の空気引き風量とで定まる積算物質量が閾値以下であれば大気開放側ルート１９へと続くバイパス側流路１７のみを全開とし、閾値を超えた際に浄化処理側流路１８のみを全開とする流路自動切替手段１４と、浄化処理側流路１８を流下する排気ガスＧを浄化する吸着浄化手段３３とを備え、バイパス側流路１７を無害ガスとして流下する排気ガスＧと、吸着浄化手段３３を経て排気ガスＧが無害化されて流下する浄化処理済みガスとを大気開放側排気ダクト２０を介して大気開放を自在とし、駆動電力も再生可能エネルギーで分担可能とした。【選択図】図１

Description

本発明は、研究所等の実験室内に設置されているドラフトチャンバーなどのような各種の実験施設設備から排出されるＶＯＣ（揮発性有機化合物）を含む排気ガスを効率よく浄化処理することができるほか、脱炭素社会を目指す一環として省資源や再生可能な自然エネルギーの活用にも有効に寄与させることができる排気ガス浄化処理装置およびこれを用いた浄化処理方法に関する技術である。

バイオ・医薬品・半導体などの分野における研究所は、化学的な各種の実験・研究を行うための実験室を備えており、該実験室に設置されているドラフトチャンバーなどのような各種の実験施設設備を用いて必要な実験が行われている。そして、実験により生成される有害性があったり、環境破壊を引き起こしがちな各種の排気ガスは、安全・衛生上の観点から排気ダクトを通じて乾式スクラバー側に導入され、該乾式スクラバーを介して浄化処理された後に環境や近隣への影響をなくした無害化ガスとして大気中に開放されることになる。

この場合におけるＶＯＣ等の揮発性化合物の除去状態を正確に把握できる排気ガス処理手法としては、例えば特許文献１に開示されている「排ガス処理監視装置、排ガス処理装置及び排ガス処理監視方法」がある。

一方、室内ＴＶＯＣに含まれる有毒性揮発物質の濃度を低下させる従来手法としては、特許文献２に開示されている「空気浄化装置」がある。

特開２００８－３０２３４８号公報 特開２０１９－１４８３４２号公報

すなわち、特許文献１には、排気ガス中に含まれる揮発性化合物を除去するとともに再生可能な排気ガス処理部の処理機能を監視するための排気ガス処理監視手法につき、排気ガスの流路に沿って前記排気ガス処理部に流入する前記揮発性化合物の流入濃度と前記排気ガス処理部から排出される前記揮発性化合物の排出濃度とを検出する濃度検出プロセスと、前記流入濃度及び前記排出濃度に基づいて、前記排気ガス処理部の使用時の処理機能の低下状態又は再生時の処理機能の回復状態を検知する状態検知プロセスとを含む排気ガス処理監視手法が開示されている。

一方、特許文献２において循環ダンパを開閉制御する制御部は、ＴＶＯＣの濃度が所定濃度未満の場合は前記循環ダンパを開状態にして前記循環風路を形成し、ＴＶＯＣの濃度が所定濃度以上の場合は前記循環ダンパを閉状態にして前記循環風路を形成しないようにした「空気浄化装置」が開示されている。

しかし、特許文献１の開示技術によれば、濃度検出プロセスと状態検知プロセスとを経ることで、ＶＯＣ等の揮発性化合物の除去状態を正確に把握ことができるものの、排気ガス処理部が常に処理状態におかれる結果、それだけ排気ガス処理部における吸着浄化機能の劣化を促進させてしまう不都合があった。

また、特許文献２の開示技術によれば、ＴＶＯＣの濃度が所定濃度以上の場合にのみ各別に吸気風路と排気風路とを形成したり、ＴＶＯＣの濃度が所定濃度未満の場合にのみ循環風路を形成するという風路の切替え制御ができるものの、上記特許文献１におけると同様に、除去フィルタは常に吸着浄化処理を強いられてその劣化を促進させてしまう不具合があった。

しかも、上記各特許文献の開示技術を含む乾式スクラバー等の吸着浄化手段を介した排気ガス浄化処理のための従来手法にあっては、排気ガスの成分濃度等の程度を正確に検出して排気ルートを２系統に切り替えることで吸着浄化手段側に流入させる排気ガス量を減らして吸着浄化性能を劣化させることなく長期に亘り維持させたり、排気ダクト内を不均一に流れる排気ガスに対する最適なサンプリングポイントを設定した上で複数台のガスセンサーにより検出濃度を平均化することで測定精度を向上させたり、ガスセンサー自体を吸着浄化手段から隔絶させた環境に設置することで、排気ガスに直接晒されないように保護したり、装置本体側が運転中であってもガスセンサーを交換できるようにするなど、排気ガスの浄化処理の効率化により有効に寄与させるための具体的な配慮に欠けるというのが実情であった。

本発明は、各特許文献を含む従来技術にみられた上記課題に鑑み、実験室等から排気ダクトを介して送り込まれるＶＯＣ（揮発性有機化合物）を含む排気ガスの成分濃度等の程度を精度よく検出した上で、排気ガスを浄化処理を経ることなく大気開放ルートへと直行させるバイパス側流路か、浄化処理を経た上で大気開放ルートへと迂回させる浄化処理側流路かの流路切替えを行うことで効率的な浄化処理を行うことができる排気ガス浄化処理装置およびこれを用いた浄化処理方法を提供することをその主たる目的とする。

一方、近年顕著になってきている気候温暖化現象は、地球環境に多くの弊害をもたらすに至っており、脱炭素社会を目指す一環として省資源や再生可能な自然エネルギーの有効活用の機運が高まっており、このような要請にも対応させることができる排気ガス浄化処理装置およびこれを用いた浄化処理方法を提供することも本発明の目的とする。

本発明は、上記目的を達成すべくなされたものであり、そのうちの第１の発明（排気ガス浄化処理装置）は、排気ダクトからの排気ガスが装置本体の最下流側に配設される送風手段による空気引きにより強制導入される排気ガス導入路と、
該排気ガス導入路の下流側に配置され、かつ、ガス検出手段が検出する排気ガス中の特定成分濃度と前記送風手段が生成する空気引き風量とに基づいて定まる積算物質量が予め定めてある閾値（設定値）以下であれば大気開放側ルートへと続くバイパス側流路のみを全開とし、前記閾値（設定値）を超えた際に浄化処理側流路のみを全開とし、該閾値（設定値）以下となるまでその状態が続けられる流路自動切替手段と、前記浄化処理側流路を強制流下させられた前記排気ガスを浄化する吸着浄化手段とを少なくとも備え、前記バイパス側流路を無害ガスとして強制流下させられた前記排気ガスと、前記吸着浄化手段を経て無害化されて強制流下させられた浄化処理済みの排気ガスとを前記大気開放側ルートの最下流に位置する大気開放側排気ダクトを介して大気への強制開放を自在としたことを最も主要な特徴とする。

この場合、前記ガス検出手段は、前記排気ガス導入路に配設されて前記排気ガスをサンプリング捕集する捕集管と、サンプリング捕集された排気ガスの強制導入と強制導出とを自在に前記排気ガス導入路側とは隔絶させて配設されるセンサーボックスと、該センサーボックスの隔室内に導入された排気ガスの特定成分濃度を検出する１以上のガスセンサーとで構成するのが好ましい。

また、前記排気ガス導入路は、縦断面形状が円形を呈する開口面を備え、 前記捕集管は、前記開口面の中心位置に対し同心円状に分岐配置され、かつ、前記排気ガスの流れ方向にそれぞれの捕集口を対面配置させるのが望ましい。

さらに、前記ガスセンサーは、極低濃度から高濃度へと至る広いレンジでの特定成分濃度の検出性能を有するものを用いるのが望ましい。

さらにまた、前記大気開放側排気ダクト内には、前記バイパス側流路を無害ガスとして強制流下させられた前記排気ガスや前記吸着浄化手段を経て無害化されて強制流下させられた浄化処理済みの前記排気ガスの風圧を受けて発電する風力発電手段が、前記大気開放側排気ダクトの設置場所を含む屋外の適宜位置には、太陽光を受けて発電する太陽光発電手段がそれぞれ設置され、これら風力発電手段と太陽光発電手段とにより生成される電気を蓄電すべく設置された蓄電器の満充電時に前記装置本体側の駆動電力として商用電力との切り替え利用を自在とすることもできる。

また、第２の発明（排気ガス浄化処理方法）は、排気ガス導入路から強制導入される排気ガス中の特定成分濃度を検出するガス検出処理と、該ガス検出処理を経て検出された前記特定成分濃度と排気ガス流路の最下流側に配設された送風手段が生成する空気引き風量とに基づいて算出される積算物質量が予め定めてある閾値（設定値）以下であれば排気ガスを無害ガスとしてバイパス側流路を強制流下させ、閾値（設定値）を超えた際に該閾値（設定値）以下となるまで排気ガスを有害ガスとして浄化処理側流路へと強制流下させる流路切替処理と、前記浄化処理側流路を経て強制導入される前記排気ガスを浄化する吸着浄化処理と、前記バイパス側流路を強制流下させた無害ガスとしての排気ガスと、前記吸着浄化処理を経て浄化された排気ガスとを大気へと強制開放する大気開放処理とを少なくとも経させることを最も主要な特徴とする。

この場合、前記ガス検出処理では、前記排気ガス導入路でサンプリングされた排気ガスを前記浄化処理側流路側とは隔絶させた環境のもとでその成分濃度を検出するのが望ましい。

また、排気ガスの前記サンプリングは、前記排気ガス導入路の縦断面形状が円形を呈する開口面の中心位置に対して同心円状に分岐配置され、かつ、排気ガスの流れ方向にそれぞれの捕集口を対面配置させた捕集管を介して行うのが好ましい。

本発明によれば、ガス検出手段が検出する排気ガス中の特定成分濃度と送風手段が生成する空気引き風量とに基づいて定まる積算物質量が予め定めてある閾値（設定値）以下であれば大気開放側ルートへと続くバイパス側流路のみを全開とし、前記閾値（設定値）を超えた際に浄化処理側流路のみを全開とし、該閾値（設定値）以下となるまでその状態が続けられる流路自動切替手段を備えているので、特定成分濃度のみではなく、該特定成分濃度に空気引き量を加味して得られる積算物質量に基づいて閾値（設定値）を設定することができる結果、浄化処理側流路側に強制流下させて浄化処理すべき排気ガス量をそれだけ減らして吸着浄化手段の吸着性能の飽和を遅らせることで吸着浄化コストの低減化に有効に寄与させることができる。

また、排気ガスをサンプリングする捕集管と、サンプリングされた排気ガスの強制導入と強制導出とを自在に排気ガス導入路側とは隔絶させて配設されるセンサーボックスと、該センサーボックス内に設置された１以上のガスセンサーとでガス検出手段が構成されている場合には、排気ガスの比較的高速な流れにガスセンサーが晒されないように保護できるだけでなく、測定誤差もそれだけ少なくすることができ、さらには、装置本体側の運転を停止させることなくガスセンサーの保守を行うこともできる。なお、ガスセンサーが２台以上設置されている場合には、各ガスセンサーの測定値を平均化することで確度をより向上させると同時に、仮にあるガスセンサーが故障しても残りのガスセンサーで対応を図ることができる。

しかも、排気ガス導入路が縦断面形状が円形を呈する開口面を備えており、しかも、該開口面の中心位置に対し同心円状に分岐配置され、かつ、排気ガスの流れ方向にそれぞれの捕集口を対面配置させた捕集管を用いる場合には、より最適化したサンプリングポイントを設定することができるので、正確な測定値取得に的確に対応させた好ましい状態のもとで排気ガスを捕集することができる

さらに、極低濃度から高濃度へと至る広いレンジでの特定成分濃度の検出性能を有するガスセンサーを用いる場合には、専用品ではなく汎用品を利用することができるので、校正せずに交換することで管理コストを削減することができる。

さらにまた、大気開放側排気ダクト内に風力発電手段が、大気開放側排気ダクトの設置場所を含む屋外の適宜位置に太陽光発電手段がそれぞれ設置され、かつ、これら風力発電手段と太陽光発電手段により生成される電気を蓄電する蓄電器を備えている場合は、該蓄電器の満充電時に装置本体側の駆動電力として商用電力と切り替え利用することができるので、脱炭素社会を目指す一環として省資源化や再生可能な自然エネルギーの有効活用の一助とすることができる。

本発明に係る排気ガス浄化処理装置（第１の発明）の一例を示す概略構成説明図。 第１の発明の排気ガス導入路における捕集管の各捕集口の好適配置例を示す説明図。 第１の発明におけるガス検出手段の構成例を示す説明図。 第１の発明においてガス検出手段を構成する捕集管とセンサーボックスとガスセンサーとの配置例を示す要部拡大説明図。 風力発電手段（透視状態で示す。）と太陽光発電手段との模式的な設置例について図１における大気開放側ルートの下流側部位について示す要部説明図。 風力発電手段（透視状態で示す。）と太陽光発電手段との具体的な設置状態例を示す説明図。 第１の発明に適用して実施される排気ガス浄化処理方法（第２の発明）における流路切替処理の手順を例示するフローチャート図。 第２の発明における流路切替処理との関係でバイパス側流路（大気開放ルート）と浄化処理側流路との流路自動切替えを積算物質量との関係で例示するグラフ図。

図１は、本発明に係る排気ガス浄化処理装置（第１の発明）の一例を示す概略構成説明図である。同図によれば、排気ガス浄化処理装置１１は、排気ダクト１０１からの排気ガスＧが装置本体１２の最下流側に設置された排気手段４３による空気引きにより強制導入される排気ガス導入口１３と、該排気ガス導入口１３の下流側に配置され、かつ、ガス検出手段２３が検出する排気ガスＧ中の特定成分濃度と排気手段４３が生成する空気引き風量とに基づいて定まる積算物質量が予め定めてある閾値（設定値）以下であれば大気開放側ルート１９へと続くバイパス側流路１７のみを全開とし、前記閾値（設定値）を超えた際に浄化処理側流路１８のみを全開とし、該閾値（設定値）以下となるまでその状態が続けられる流路自動切替手段１４と、浄化処理側流路１６を強制流下する排気ガスＧを浄化する吸着浄化手段３３とを少なくとも備え、バイパス側流路１７を無害ガスとして強制流下する排気ガスＧと、吸着浄化手段３３を経て無害化されて強制流下する浄化処理済みの排気ガスＧとを大気開放側ルート１９の最下流に位置する大気開放側排気ダクト２０を介して大気への強制開放を自在とすることでその全体が構成されている。なお、特定成分濃度とは、研究所等の各実験室ごとに排気ガス中の特定成分濃度（例えば排出ＶＯＣ濃度）が異なることから、事前に排気ガスのサンプリングを行って使用量が多かったり環境負荷が大きい物質を選定することで特定された物質の成分濃度をいうものとする。事前のサンプリングで特定できない物質の成分濃度については、その割合を事前に把握しておき、一般的に特定できる物質の成分割合の方が多いことから、該特定物質の成分濃度と比べて判断されることになる。

上記構成のうち、ガス検出手段２３は、排気ガス導入路１３に配設されて排気ガスＧをサンプリングする捕集管２４と、サンプリングされた排気ガスＧの強制導入と強制導出とを自在に排気ガス導入路１３側とは隔絶させて配設されるセンサーボックス２７と、該センサーボックス２７の隔室２８内に導入された排気ガスＧの特定成分濃度を検出する１台以上、例えば２台のガスセンサー２９とで構成されている。

図２は、排気ガス導入路１３における捕集管２４の各捕集口２５ａの好適配置例を示す説明図である。同図によれば、排気ガス導入路１３は、その開口面１３ａの縦断面形状が円形を呈して形成されている。また、捕集管２４は、交差部位２４ａを相互に連通させた正面視Ｘ字状を呈する４本の枝管部２５と、それぞれの枝管部２５の先端側と、該先端側と交差部位２４ａとの間の２箇所にて全体で交差部位２４ａを中心位置として直径を異にする同心円（例えば図２中の２つの円形破線位置）を描く位置をサンプリングポイントと定めてそれぞれを排気ガスＧの流れ方向に対面配置させた計８個の例えば口径が３０ｍｍ程度の捕集口２５ａと、図３に示されるようにサンプリングした排気ガスＧを交差部位２４ａからセンサーボックス２７内へと導く導入管部２６とで形成されている。なお、サンプリングポイントは、円形を呈する開口面１３ａの直径の略２／３の長さ位置を通る円周部位が排気ガスＧが安定して流れる最も好ましい流路位置であるとの知見に基づき、その内側近傍と外側近傍とを通過する例えば図２に示すように２つの同心円上に設定するのが望ましい。

センサーボックス２７は、その一端２６ａ側を捕集管２４の交差部位２４ａと連通させた導入管部２６の他端２６ｂ側が導入される導入口２７ａと、導入管部２６を介して導入された排気ガスＧを送風手段４３が生成する空気引きより大気開放ルート１９側へと導出する導出口２７ｂと、ガスセンサー２９を保守点検するためのメンテナンス口２７ｃと、該メンテナンス口２７ｃを着脱自在に塞ぐ蓋部（図示せず）とを備えて形成されており、吸着浄化手段３３側とは隔絶させた環境下に配設されている。

また、センサーボックス２７の隔室２８内に設置されるガスセンサー２９は、ＶＯＣのほか多数の化学物質の濃度に関する何らかの半定量的情報の検出が可能な例えば熱線型半導体式センサーなど、適宜の性能を有するものが１台以上、例えば一方が故障しても他方で検出できるように少なくとも２台設置されている。この場合におけるガスセンサー２９は、極低濃度から高濃度までの広いレンジでの排気ガス検出性能を有しているものを好適に用いることができる。また、設置するガスセンサー２９が２台以上である場合には、対象物質に合わせて適宜の異なる種類のガスセンサーを設置することもできる。

流路自動切替手段１４は、バイパス側流路１７の自動開閉が自在なモーターダンパーとしての第１ダンパー１５と、吸着浄化手段３３の上流に位置する浄化処理側流路１８の自動開閉が自在なモーターダンパーとしての第２ダンパー１６とを備えている。そして、これら第１ダンパー１５と第２ダンパー１６とは、ガス検出手段２３が検出する排気ガスＧの特定成分濃度と送風手段４３が生成する空気引き風量とに基づいて算出される積算物質量が予め定めてある閾値（設定値）以下であれば第１ダンパー１５のみを全開として無害ガスとしてバイパス側流路１７内を流下させ、前記閾値（設定値）を超える際には第２ダンパー１６のみを全開とし、該閾値（設定値）以下となるまでその状態を続けて要処理ガスとして吸着浄化手段３３側に強制流下させることができるように流路の自動切替制御を自在にして設置されている。

吸着浄化手段３３については、紙くずのように比較的サイズの大きな無用物の侵入を阻止するプレフィルタ３５と、該プレフィルタ３５を経た排気ガスＧを例えば活性炭を吸着剤として吸着浄化するメインフィルタ３６およびサブフィルタ３７と、その下流側で塵埃を最終捕捉するアフターフィルタ３８とを備え、第２ダンパー１６のみが全開となった際に浄化処理側流路１３を介して導入される排気ガスＧを吸着浄化する乾式タイプのスクラバー３３を設置するのが好ましい。

送風手段４３は、排気ガスＧの流路の最下流側に位置させて空気引きすることにより大気開放側ルート１９の最下流に位置する大気開放側排気ダクト２０を介して大気へと強制開放させるために設置されるものであり、例えば送風ファン４４とモーター４５と該モーター４５が生成する回転力を送風ファン４４側に伝達するベルト４６とで構成されている。

かくして、バイパス側流路１７を無害ガスとして強制流下させられる排気ガスＧと、吸着浄化手段３３を経て排気ガスが無害化されて強制流下させられる浄化処理済みの排気ガスＧとは、送風手段４３と大気開放ルート１９の最下流に位置する大気開放側排気ダクト２０とを介することで大気へと強制開放できることになる。

また、本発明においては、バイパス側流路１７を無害ガスとして強制流下させられた排気ガスＧや、吸着浄化手段３３を経て無害化されて強制流下させられた浄化処理済みの排気ガスＧの風圧を受けて発電する風力発電手段６１を、大気開放側ルート１９の最下流に位置する大気開放側排気ダクト２０内に設置することができる。

図５は、風力発電手段と太陽光発電手段との模式的な設置例について図１における大気開放側ルートの下流側部位を拡大して示す要部説明図であり、図６は、風力発電手段と太陽光発電手段との大気開放側排気ダクトの設置場所を含む屋外の適宜位置における具体的な設置例を示す説明図である。

これらのうち、図５によれば、風力発電手段６１は、流下する排気ガスＧの風圧を受ける羽根６３と、排気ガスＧの流下方向と直交する水平方向を軸方向として羽根６３を軸支する回転軸６４とからなる風車６２を備えて大気開放側排気ダクト２０内に設置されている。

また、大気開放側排気ダクト２０の天板２１上には、該天板２１上に取り付けられた適宜構造の架台７２を介して太陽光発電パネル７３が設置されている。

一方、図６によれば、風力発電手段６１は、２連となって大気開放側排気ダクト２０内に設置されており、それぞれは、流下する排気ガスＧの風圧を受ける羽根６３と、排気ガスＧの流下方向と直交する水平方向を軸方向として羽根６３を軸支する回転軸６４とからなる風車６２と、該風車６２の回転軸６３の両端側にてケーシング６５内に収容された状態で配置される各一対の発電機６６と、これらの発電機６６により生成された電気を蓄電する図示しない蓄電器とで構成されている。

しかも、風力発電手段６１とともに設置される太陽光発電手段７１は、例えば図６に示すように屋外Ｓに設置されている装置本体１２上に適宜構造の架台（図示省略）を介して設置される２枚の太陽光発電パネル７３のほか、これら太陽光発電パネル７３により生成された電気を蓄電する図示しない蓄電器とを少なくとも備えて構成されている。

このため、風力発電手段６１と太陽光発電手段７１とにより生成された電気は、蓄電器（図示省略）に蓄電させておくことができ、該蓄電器が満充電状態となった際には、装置本体１２側の駆動電力として商用電力との切り替えを自在に利用することができることになる。

次に、上記構成に係る排気ガス浄化処理装置（第１の発明）に適用して実施される排気ガス浄化処理方法（第２の発明）の一例を図７に示すフローチャート図と図８に示すグラフ図とを参酌してその作用・効果とともに説明する。

すなわち、排気ガス浄化処理は、送風手段４３が運転中となっている状況下で、まず、バイパス側流路１７に設置されている第１ダンパー１５と浄化処理側流路１８に設置されている第２バンパー１６とが全開とされ、しかる後に第２バンパー１６のみが全閉とされる。

次いで、送風手段４３の運転下のもとで排気ガス導入路１３から強制導入される排気ガスＧの特定成分濃度がガス検出手段２３を介して検出するガス検出処理が行われる。該ガス検出処理では、まず、導入された排気ガスＧの特定成分の濃度判定が行われる。

ここで行われるガス検出処理は、排気ガス導入路１３側でサンプリングされた排気ガスＧを吸着浄化処理とは隔絶させた環境、つまり図３と図４とに示すセンサーボックス２７内に捕集管２４によりサンプリングされた排気ガスＧを強制導入してその特定成分濃度を１台以上、例えば２台の複数台のガスセンサー２９により測定することで行われる。

この場合における排気ガスＧのサンプリングポイントは、図２よび図３に示すように排気ガス導入路１３の縦断面形状が円形を呈する開口面１３ａの中心位置に対して同心円状に分岐配置され、かつ、排気ガスの流下方向にそれぞれの捕集口２５ａを対面配置させた捕集管２４を用いて行うのが好ましい。

また、このステップで行われる濃度判定は、低濃度から高濃度までの広いレンジでの排気ガス検出性能を有するガスセンサー２９を用いることで行うのが望ましい。ガスセンサー２９が複数台設置されている場合には、使用台数に応じて平均化された測定値に基づいて判定が行われる。

そして、特定成分濃度が予め設定されている閾値（設定値）を超えていると判定された場合は、その判定結果に基づいて流路の開閉制御が行われる流路自動切替手段１４を構成する第２バンパー１６のみを全開とし、第１ダンパー１５を全閉とすることで排気ガスＧが吸着浄化手段３３側に強制流下され、この状態は特定成分濃度が閾値（設定値）以下となるまで続けられることになる。ここで行われる濃度測定は、ガスセンサー２９を用いて行われ、その設置台数が複数台であれば台数で平均化された測定値が用いられる。

特定成分濃度が閾値（設定値）以下と判定された場合は、次のステップで積算物質量が閾値（設定値）以下か否かが判定され、以下であれば第１バンパー１５のみを全開とし、第２ダンパー１６を全閉とすることで、大気開放側ルート１９の最下流に位置する大気開放側排気ダクト２０を介して大気に強制開放されることになる。ここで行われる積算物質量の判定は、複数台のガスセンサー２９が取得した平均化された測定値との関係で例えば１分カウントでの物質量計算（計算例は、後述する。）を行った上で、その累積計算を設定時間に到達するまで行って得られた積算物資量が任意に設定されている閾値以下であるかこれを超えているかにより行われる。なお、累積計算が設定時間に到達した場合は、計算値がリセットされる。

しかし、このステップで積算物質量が閾値（設定値）を超えていると判定された場合は、第２バンパー１６のみを全開とし、第１ダンパー１５を全閉とすることで排ガスが吸着浄化手段３３側に強制流下される処理が前記閾値（設定値）以下となるまで継続されることになる。

かくして、ガス検出処理を経て検出された排気ガスＧの特定成分濃度と空気引き風量とに基づいて算出される積算物質量が予め定めてある閾値（設定値）以下であれば無害な排気ガスＧとしてバイパス側流路１７側から大気開放側ルート１９の最下流に位置する大気開放側排気ダクト２０を介して強制流下させて大気へと放出し、閾値（設定値）を超えている場合には有害な排ガスＧとして浄化処理側流路１８を介して吸着浄化処理側へと強制流下させる流路切替処理が前記閾値（設定値）以下となるまで行われる。

図８は、流路自動切替手段１４を構成する第１ダンパー１５と第２ダンパー１６との切替え制御時における閾値（設定値）の設定例を示すグラフ図である。同図によれば、第１ダンパー１５全開、第２ダンパー１６全閉、つまり、バイパス側流路１７から大気開放側ルート１９へと排気ガスが流下する状態のもとで、１分毎の物質量を足し合わせがら、１回目の６０分の間に達した積算物質量（ｋｇ）が任意に設定された切替判断量としての閾値以下であるか閾値（設定値）を超えているかが判断される。

最初の６０分経過時点でも依然として積算物質量（ｋｇ）が閾値（設定値）以下であると判断された場合には、積算物質量（ｋｇ）がリセットされ、２回目の６０分間の測定が開始される。ここでの測定途中で積算物質量（ｋｇ）が切替判断量としての閾値（設定値）を超えたと判断された場合には、その時点で、第１ダンパー１５全閉、第２ダンパー１６全開、つまり、浄化処理側流路１８から吸着浄化手段３３側へと排気ガスＧを強制流下させる流路切替えが行われ、吸着浄化手段３３を介して吸着浄化処理が行われる。

２回目の６０分間が浄化処理側流路１８から吸着浄化手段３３側へと排気ガスＧが流下する流路切替えが行われている場合には、３回目の６０分間も浄化処理側流路１８から吸着浄化手段３３側へと排気ガスが流下する状態のもとで測定がスタートすることになる。

この際にパーソナルコンピュータを用いて行われる積算物質量（ｋｇ）の計算手法の一例を示せば、以下のとおりである。
２ｐｐｍ×０．０００００１×５８．１〔ｇ／ｍｏｌ〕×３８０〔ｍ^３／ｍｉｎ〕 ×０．００１×４２．４〔ｍｏｌ／ｍ^３〕×６０ｍｉｎ＝０．１１２ｋｇ

ここで、２ｐｐｍは、ガス濃度の連続測定によるガスセンサー２９からの電圧信号を濃度換算した数値を、５８．１〔ｇ／ｍｏｌ〕は、排気ガスＧの特定成分のアセトンの分子量を、３８０〔ｍ^３／ｍｉｎ〕は、空気量を、４２．４〔ｍｏｌ／ｍ^３〕における４２．４（例えばトルエンが特定成分の場合は９２．１）は、１ｍ^３（３ｌ）の空気の物質量をそれぞれ表し、その積算値である０．１１２ｋｇを積算物質量（ｋｇ）として利用している。

また、吸着浄化処理は、浄化処理側流路１８から有害ガスとして強制流下する排気ガスＧを吸着処理手段３３へと強制導入して浄化するために行われ、大気開放処理は、吸着浄化処理を経て浄化された排気ガスＧとして大気開放側ルート１９の最下流に位置する大気開放側排気ダクト２０を介して介して大気へと開放することで行われる。

以上に説明したように、ガス検出手段２３が検出する排気ガスＧ中の特定成分濃度と送風手段４３が生成する空気引き風量とに基づいて定まる積算物質量が予め定めてある閾値（設定値）以下であれば大気開放側ルート１９へと続くバイパス側流路１７のみを全開とし、前記閾値（設定値）を超えた際に浄化処理側流路１８のみを全開とし、該閾値（設定値）以下となるまでその状態を続けることができる流路切替手段１４を備えているので、特定成分濃度のみではなく、該特定成分濃度に空気引き量を加味して得られる積算物質量に基づいて閾値（設定値）を設定することができる結果、浄化処理側流路１８側に流下させて浄化処理すべき排気ガス量をそれだけ減らして吸着浄化手段３３の吸着性能の飽和を遅らせることで吸着浄化コストの低減化に有効に寄与させることができる。

さらに、排気ガスＧをサンプリングする捕集管２４と、スクラバー３４側とは隔絶させてサンプリングした排気ガスＧの強制取込みが自在なセンサーボックス２７と、該センサーボックス２７内に設置された１以上のガスセンサー２９とでガス検出手段２３が構成されている場合は、排気ガスＧの比較的高速な流れにガスセンサー２９が晒されないように保護できるだけでなく、測定誤差もそれだけ少なくすることができ、さらには、装置本体１２側の運転を停止させることなくガスセンサー２９に対する保守を行うこともできる。なお、ガスセンサー２９が２台以上設置されている場合には、各ガスセンサー２９の測定値を平均化することで確度をより向上させることができるほか、対象物質に合わせて種類を異にするものを設置することもできる。

しかも、排気ガス導入路１３が、縦断面形状が円形を呈する開口面１３ａを備えており、しかも、該開口面１３ａの中心位置に対し同心円状に分岐配置され、かつ、排気ガスＧの流れ方向にそれぞれの捕集口２５ａを対面配置させた捕集管２４を用いる場合には、より最適化したサンプリングポイントを設定することができるので、正確な測定値取得に的確に対応させた好ましい状態のもとで排気ガスＧを捕集することができる。

さらに、極低濃度から高濃度へと至る広いレンジでの特定成分濃度の検出性能を有するガスセンサー２９を用いる場合には、専用品ではなく汎用品を利用することができるので、校正せずに交換することで管理コストを削減することができる。

しかも、本発明において、大気開放側排気ダクト２０内に風力発電手段６１が、大気開放側排気ダクト２０の設置場所を含む屋外Ｓの適宜位置に太陽光発電手段７３がそれぞれ設置され、かつ、これら風力発電手段６１と太陽光発電手段７１とにより生成される電気を蓄電する図示しない蓄電器を備えている場合は、該蓄電器の満充電時に装置本体１２側の駆動電力として商用電力と切り替え利用することができるので、脱炭素社会を目指す一環として省資源化や再生可能な自然エネルギーの有効活用の一助として寄与させることができる。

以上は、本発明を図示例に基づき説明したものであり、その具体的な構造は、これらに限定されるものではない。例えば、排気ガス導入路１３は、縦断面形状が円形を呈しない例えば四角形などの多角形であってもよい。また、ガスセンサー２９は、２台以上の適宜台数を設置することもできる。さらに、積算物質量についての閾値（設定値）は、ユーザー側の希望に応じて適宜設定することができる。さらにまた、装置本体１２に夜間モードを搭載させて夜間の消費電力を大幅に削減できるようにすることもできほか、専用のモニタリングソフトを用いて２４時間データを記録できるようにすることもできる。また、サンプリングポイント（捕集口２５ａ）は、図示例では計８箇所となっているが、直径の略２／３の長さ位置を通る円周部位の内側近傍と外側近傍とを通過する２つの同心円上に適宜の数設定することもできる。

また、風力発電手段６１は、図示例に限られるものではなく、その場その場の設置条件や環境条件に応じて風車の数や構造を変えたり、風車の回転軸を垂直回転軸にしたり、２連以上を設置したりすることができる。また、太陽光発電手段７１は、図５に示すように大気開放側排気ダクト２０の天板２１上に設置できるほか、図６に示すように装置本体１２上や、日射条件との関係で定まる屋外のその他の最適位置に設置することもできる。

１１ 排気ガス浄化処理装置
１２ 装置本体
１３ 排気ガス導入路
１３ａ 開口面
１４ 流路自動切替手段
１５ 第１ダンパー
１６ 第２ダンパー
１７ バイパス側流路
１８ 浄化処理側流路
１９ 大気開放側ルート
２０ 大気開放側排気ダクト
２１ 天板
２３ ガス検出手段
２４ 捕集管
２４ａ 交差部位
２５ 枝管部
２５ａ 捕集口
２６ 導入管部
２６ａ 一端
２６ｂ 他端
２７ センサーボックス
２７ａ 導入口
２７ｂ 導出口
２７ｃ メンテナンス口
２８ 隔室
２９ ガスセンサー
３０ 導出管
３３ 吸着浄化手段
３４ 乾式スクラバー
３５ プレフィルタ
３６ メインフィルタ
３７ サブフィルタ
３８ アフターフィルタ
４３ 送風手段
４４ ファン
４５ モータ
４６ ベルト
５１ 排気ダクト
６１ 風力発電手段
６２ 風車
６３ 羽根
６４ 回転軸
６５ ケーシング
６６ 発電機
７１ 太陽光発電手段
７２ 架台
７３ 太陽光発電パネル
Ｇ 排気ガス
Ｓ 屋外

Claims (8)

1. 排気ダクトからの排気ガスが装置本体の最下流側に配設される送風手段による空気引きにより強制導入される排気ガス導入路と、
   該排気ガス導入路の下流側に配置され、かつ、ガス検出手段が検出する排気ガス中の特定成分濃度と前記送風手段が生成する空気引き風量とに基づいて定まる積算物質量が予め定めてある閾値（設定値）以下であれば大気開放側ルートへと続くバイパス側流路のみを全開とし、前記閾値（設定値）を超えた際に浄化処理側流路のみを全開とし、該閾値（設定値）以下となるまでその状態が続けられる流路自動切替手段と、
   前記浄化処理側流路を強制流下させられた前記排気ガスを浄化する吸着浄化手段とを少なくとも備え、
   前記バイパス側流路を無害ガスとして強制流下させられた前記排気ガスと、前記吸着浄化手段を経て無害化されて強制流下させられた浄化処理済みの排気ガスとを前記大気開放側ルートの最下流に位置する大気開放側排気ダクトを介して大気への強制開放を自在としたことを特徴とする排気ガス浄化処理装置。
2. 前記ガス検出手段は、前記排気ガス導入路に配設されて前記排気ガスをサンプリング捕集する捕集管と、サンプリング捕集された排気ガスの強制導入と強制導出とを自在に前記排気ガス導入路側とは隔絶させて配設されるセンサーボックスと、該センサーボックスの隔室内に導入された排気ガスの特定成分濃度を検出する１以上のガスセンサーとで構成した請求項１に記載の排気ガス浄化処理装置。
3. 前記排気ガス導入路は、縦断面形状が円形を呈する開口面を備え、 前記捕集管は、前記開口面の中心位置に対し同心円状に分岐配置され、かつ、前記排気ガスの流れ方向にそれぞれの捕集口を対面配置させた請求項２に記載の排気ガス浄化処理装置。
4. 前記ガスセンサーは、極低濃度から高濃度へと至る広いレンジでの特定成分濃度の検出性能を有する請求項２または３に記載の排気ガス浄化処理装置。
5. 前記大気開放側排気ダクト内には、前記バイパス側流路を無害ガスとして強制流下させられた前記排気ガスや前記吸着浄化手段を経て無害化されて強制流下させられた浄化処理済みの前記排気ガスの風圧を受けて発電する風力発電手段が、前記大気開放側排気ダクトの設置場所を含む屋外の適宜位置には、太陽光を受けて発電する太陽光発電手段がそれぞれ設置され、これら風力発電手段と太陽光発電手段とにより生成される電気を蓄電すべく設置された蓄電器の満充電時に前記装置本体側の駆動電力として商用電力との切り替え利用を自在とした請求項１ないし４のいずれにか記載の排気ガス浄化処理装置。
6. 排気ガス導入路から強制導入される排気ガス中の特定成分濃度を検出するガス検出処理と、
   該ガス検出処理を経て検出された前記特定成分濃度と排気ガス流路の最下流側に配設された送風手段が生成する空気引き風量とに基づいて算出される積算物質量が予め定めてある閾値（設定値）以下であれば排気ガスを無害ガスとしてバイパス側流路を強制流下させ、閾値（設定値）を超えた際に該閾値（設定値）以下となるまで排気ガスを有害ガスとして浄化処理側流路へと強制流下させる流路切替処理と、
   前記浄化処理側流路を経て強制導入される前記排気ガスを浄化する吸着浄化処理と、
   前記バイパス側流路を強制流下させた無害ガスとしての排気ガスと、前記吸着浄化処理を経て浄化された排気ガスとを大気へと強制開放する大気開放処理とを少なくとも経させることを特徴とする排気ガス浄化処理方法。
7. 前記ガス検出処理では、前記排気ガス導入路でサンプリングされた排気ガスを前記浄化処理側流路側とは隔絶させた環境のもとでその成分濃度を検出する請求項６に記載の排気ガス浄化処理方法。
8. 排気ガスの前記サンプリングは、前記排気ガス導入路の縦断面形状が円形を呈する開口面の中心位置に対して同心円状に分岐配置され、かつ、前記排気ガスの流れ方向にそれぞれの捕集口を対面配置させた捕集管を介して行う請求項７に記載の排気ガス浄化処理方法。

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