JPH11276843A - 排ガス濃縮装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸着剤に吸着された有害成分を加熱空気によ
らず、室温の空気で脱着させ、濃縮排ガスを連続的に得
ることができるようにしてランニングコストを低減す
る。 【解決手段】 排ガス発生源(4) から排ガス流路(5) を
介して送給された排ガスに含まれる有害成分を、吸着領
域(6) でロータ(3) に吸着させ、脱着領域(8) に送給さ
れる脱着用エアで脱着させる際に、脱着用エア流路(7)
の上流に配設された放電装置(11)で放電を起こし、その
放電により脱着用エアに含まれる酸素を高エネルギー状
態に励起させて活性する。この活性酸素が、吸着剤(2)
に吸着するときに、吸着剤(2) に吸着されていた有害成
分を脱着し、吸着剤(2) を再生する。このように、脱着
用エアとして加熱空気を用いることなく、室温の空気を
活性化することにより吸着剤(2) を再生することができ
るので、バーナなどで加熱する場合に比してランニング
コストや、ダクトなどの保温工事に要する設備費が低減
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の塗装ライ
ンに設置される比較的大型の給気付塗装ブースなどから
排出される大量の排ガスに含まれる有害成分を濃縮して
燃焼浄化装置などへ送給するための排ガス濃縮装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、給気付塗装ブースから排出され
る未処理排ガスには有機溶剤など大気汚染の原因となる
可燃性の有害成分が多く含まれているが、大量の空気と
共に排出されるので、単位体積の空気に含まれる有害成
分の量は比較的少ない。したがって、これをそのまま燃
焼浄化装置に導入して燃焼させようとすると、わずかな
有害成分を燃焼させるために、加熱する必要のない大量
の空気を高温に加熱しなければならないこととなり、熱
の利用効率が極めて低く、ランニングコストが嵩むとい
う問題があった。このため、従来より、塗装ブースなど
の排ガス発生源から排出された排ガスに含まれる有害成
分を吸着剤に吸着させた後、その吸着剤から有害成分を
脱着させ、有害成分の濃度が高い濃縮排ガスを燃焼浄化
装置に導入するようにしている。

【０００３】 図４はこのような排ガス濃縮装置４０を
示し、排ガス中に含まれる有機溶剤など可燃性の有害成
分を吸着するゼオライト，活性炭，アルミナ，多孔質セ
ラミックなどの吸着剤２で成るロータ３が回転可能に配
設されている。そして、このロータ３は、排ガス発生源
４から排ガスを外部に排出する排ガス流路５に介装され
た吸着領域６と、脱着用エア流路７に介装された脱着領
域８に跨がって配設され、回転駆動されたときに、吸着
剤２が前記吸着領域６と脱着領域８を順次通過するよう
になされている。また、脱着用エア流路７には、ロータ
３の上流側にバーナ９が配設され当該バーナ９で加熱さ
れた空気が脱着用エアとして脱着領域８に供給される。

【０００４】 これによれば、排ガス発生源４から排ガ
ス流路５を介して送給された排ガスは、吸着領域６にあ
るロータ３内に供給されて、当該排ガスに含まれる有害
成分がロータ３を構成する吸着剤２に吸着されて浄化さ
れ、その浄化ガスが外部に排出される。一方、脱着用エ
アは、バーナ９で加熱され脱着用エア流路７を介して脱
着領域８にあるロータ３内に供給されて、その熱により
吸着剤２に付着している有害成分を脱着させて、当該吸
着剤２を再生する。このとき、脱着用エアの流量を低く
抑えれば、有害成分濃度の高い濃縮排ガスとなって燃焼
浄化装置１０に導入されるので、大量の空気を無駄に加
熱することがなく、その分、熱効率が向上する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、脱着用
エアとして加熱空気を用いる場合、脱着用エア流路７と
なるダクトを介して放熱されるので、これを阻止して熱
効率をより向上させるためには、脱着用エア流路７を形
成するダクトの周囲を断熱材で包むなどの保温工事を施
さなければならない。また、脱着用エアを加熱するバー
ナ９と、燃焼浄化装置１０のバーナが夫々必要となるの
で、その分、設備費及びランニングコストが嵩むという
問題もある。

【０００６】 なお、脱着用エア流路７を循環形成し
て、ロータ３から排出された濃縮排ガスを再びバーナ９
内に還流させて燃焼処理させ、その加熱空気をロータ３
の脱着領域８に送給すれば、バーナ９が一つで済む分、
設備費及びランニングコストが低減されるというメリッ
トはある。しかし、脱着用エア流路７を形成する循環ダ
クトに保温工事を施す手間は同様であり、また、加熱空
気を循環しているため、その熱を他の塗装設備の熱源と
して利用できず、その分、熱の利用効率が低いというデ
メリットもある。

【０００７】 一方、本発明者らは、図５に示すよう
に、触媒による排ガス処理能力の向上を目的として、排
ガス処理室４１の出口４１out 側にゼオライト，活性
炭，アルミナなどに触媒を担持させた触媒層４２を形成
し、入口４１in側に高電圧放電極４３，４４を設けた排
ガス処理装置４５を用い、放電極４３，４４に高電圧を
印加することにより、排ガスに含まれる有害成分を活性
化（励起）させることを試みた。

【０００８】 図６はその実験結果を示すグラフで、入
口４１inで測定した排ガス濃度を１００としたときの出
口４１out での排ガス濃度を示している。なお、触媒層
４２の担体として、もともと有害成分の吸着作用を有す
る活性炭やアルミナなどを使用した。この実験では、触
媒層４２の触媒作用による処理能力の変化のみを確認す
るため、まず、高電圧を印加しない状態で、未処理排ガ
スを入口４１inから導入し、触媒層４２の担体が飽和状
態になって出口濃度が１００近くになるまで、触媒層４
２に有害物質を吸着させ（Ｔ₀ 〜Ｔ₁ ）、吸着作用によ
る処理能力の影響を無視できるようにした。

【０００９】 次いで、放電極４３，４４に高電圧を印
加して、排ガスに含まれる有害成分を活性化させて、よ
り多くの有害成分を触媒酸化することができれば、出口
濃度は低くなる筈である。しかし、実際には、放電極４
３，４４間に高電圧を印加すると同時に、出口濃度が入
口濃度以上に上昇し（Ｔ₁ 〜Ｔ₂ ）、その後、再び入口
濃度まで低下し（Ｔ₂ 〜Ｔ₃ ）、高電圧の印加を停止す
ると出口濃度が０近くまで急激に低下する（Ｔ₃ 〜）と
いう現象が表れた。

【００１０】 そして、さらに研究を続けたところ、放
電極４３，４４間で放電しているときは、排ガス中の有
害成分ではなく酸素が活性化され、この活性酸素は有害
成分よりも触媒層４２の触媒担体に吸着され易いので、
いままで吸着されていた有害成分が脱着され、その結
果、出口濃度が上昇することが判明した。また、放電中
は、出口濃度が入口濃度と等しく、放電を停止した時点
で出口濃度が急激に低下する。これは、触媒層４２の触
媒担体に吸着された酸素は周囲の物質とすぐに反応して
エネルギー準位が低下するが、新しい活性酸素が次々と
供給されて吸着されている間は、他の有害成分が吸着さ
れず、活性酸素の供給がなくなった時点で有害成分の吸
着が開始されるものと考えられる。

【００１１】 そこで本発明は、これらの研究により得
られた知見に基づき、加熱空気によらず、室温の空気で
吸着剤に吸着された有害成分を脱着させて濃縮排ガスを
連続的に得ることができるようにしてランニングコスト
を低減すると共に、ダクトなどの保温工事も不要にして
設備費を低減することを技術的課題としている。

【００１２】

【課題を解決するため手段】この課題を解決するため
に、本発明は、排ガス中に含まれる有害成分を吸着する
吸着剤で成るロータが、排ガス発生源から排ガスを外部
に排出する排ガス流路に介装される吸着領域と、脱着用
エア流路に介装される脱着領域に跨がって配設され、当
該ロータを回転駆動することにより、前記吸着領域で排
ガスに含まれる有害成分を前記吸着剤に吸着させてその
浄化ガスを排出させると共に、前記脱着領域に脱着用エ
アを流通させて前記吸着剤に吸着されている有害成分を
脱着させてその濃縮排ガスを得る排ガス濃縮装置におい
て、脱着用エア流路には、前記ロータの脱着領域の上流
側に、当該流路内で放電を起こさせて脱着用エアを活性
化させる放電装置が設けられていることを特徴とする。

【００１３】 本発明によれば、排ガス発生源から排ガ
ス流路を介して送給された排ガスは、吸着領域でロータ
内に流入され、排ガスに含まれる有害成分が吸着剤に吸
着されるので、その排ガスは浄化ガスとなって外部に排
出される。そして、脱着領域には脱着用エアが送給され
ており、ロータが回転されて吸着剤が脱着領域まで移動
すると、当該吸着剤の内部に脱着用エアが導入される。

【００１４】 このとき、脱着用エア流路の上流に配設
された放電装置では高電圧が印加された電極間で放電さ
れ、その放電により脱着用エアに含まれる酸素が高エネ
ルギー状態に励起されて活性される。この活性酸素は排
ガスに含まれる有機溶剤などの有害成分よりも吸着剤に
吸着され易く、自らが吸着剤に吸着するときに、吸着剤
に吸着されていた有害成分を脱着し、吸着剤を再生す
る。このように、脱着用エアとして加熱空気を用いるこ
となく、室温の空気を活性化することにより吸着剤を再
生することができるので、バーナなどで加熱する場合に
比してランニングコストが低減され、また、ダクトなど
の保温工事も不要になって設備費が低減される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて具体的に説明する。図１は本発明に係る排ガ
ス濃縮装置を示す説明図、図２は他の実施形態を示す説
明図、図３は本発明に係る他の排ガス濃縮装置を示す説
明図である。なお、図４と共通する部分については同一
符号を付して詳細説明は省略する。

【００１６】 図１に示す排ガス濃縮装置１は、排ガス
中に含まれる有害成分を吸着する吸着剤２で成る円板状
のロータ３が、排ガス発生源４から排ガスを外部に排出
する排ガス流路５に介装された吸着領域６と、脱着用エ
ア流路７に介装された脱着領域８に跨がって配設されて
おり、ロータ３が回転駆動されると、吸着剤２が吸着領
域６と脱着領域８を順次通過する。そして、吸着領域６
で排ガスに含まれる有害成分を吸着剤２に吸着させて排
ガスを浄化し、その浄化ガスを排出させると共に、脱着
領域８で吸着剤２に吸着されている有害成分を脱着させ
て脱着用エア流路７の下流側に濃縮排ガスを排出するよ
うになされている。

【００１７】 また、前記脱着用エア流路７には、脱着
領域８の上流側に、当該流路７内を送給される空気中で
放電を起こさせて当該空気を活性化させる放電装置１１
が設けられている。この放電装置１１としては、例えば
高周波電源１３を接続したコイル１２の円筒中空部分に
アース電極１４を配設したものが用いられており、当該
コイル１２に交流高電圧を印加してアース電極１４との
間で放電を起こさせるるようにしている。

【００１８】 以上が本発明の一例構成であって、次に
その作用を説明する。ロータ３を回転させながら、塗装
ブースなどの排ガス発生源４から排ガス流路５を介して
吸着領域６に排ガスを導入すると、排ガス中の有害成分
が吸着剤２に吸着されるので、排ガスは浄化され、その
浄化ガスは排ガス流路５を介して外部に排出される。

【００１９】 次いで、ロータ３が回転して、その吸着
剤２が吸着領域６を通過し、脱着領域８に入ると、脱着
用エア流路７を介して送給される脱着用エアにより有害
物質が脱着される。このとき、放電装置１１のコイル１
２とアース電極１４間で生ずる放電により励起された空
気が脱着用エアとして脱着領域８に供給されるので、そ
の空気に含まれる活性酸素が吸着剤２に吸着されいてる
有害成分を効率的に脱着して吸着剤２が再生されると共
に、その脱着用エアの流量を抑えることにより高濃度の
有害成分を含む濃縮排ガスが脱着用エア流路７の下流側
に排出される。

【００２０】 例えば、排ガス流路５の排ガス流量が１
０００ｍ³ ／分、有害成分の濃度が１０００ｐｐｍ、脱
着用エアの流量が１００ｍ³ ／分であり、放電装置１１
のコイル１２に交流電圧３０ｋＶを印加して放電をおこ
させた状態で、脱着用エア流路７の下流側に排出される
濃縮排ガスの濃度を測定したところ、その濃度は排ガス
の濃度の１０倍の約１００００ｐｐｍであることが確認
された。したがって、これを燃焼浄化装置１０に導入し
て浄化することにより、空気を無駄に加熱することなく
有害成分を効率よく浄化処理することができる。また、
この排ガス濃縮装置１では、燃焼浄化装置１０で浄化処
理された処理済高温排ガスを脱着領域８に循環供給する
必要がないので、その熱を他の塗装設備の熱源として有
効利用することができる。

【００２１】 図２は他の実施形態を示すもので、図１
と共通する部分については同一符号を付して詳細説明を
省略する。本例では、吸着剤２で形成されたロータ１５
が円筒状に形成され、当該ロータ１５は、その外周部１
６と内周部１７を連通する多孔質流路が径方向に形成さ
れている。そして、ロータ１５の外周部１６と内周部１
７が径方向に吸着領域６と脱着領域８に仕切られ、排ガ
ス流路５は、外周部１６，吸着領域６及び内周部１７を
通って形成され、脱着用エア流路７は、外周部１６，脱
着領域８及び内周部１７を通って形成されている。

【００２２】 また、脱着用エア流路７には、脱着領域
８の上流側に放電装置１８が設けられている。この放電
装置１８は、高電圧発生装置１９により直流又は交流高
電圧が印加される放電極２０，２１を備えており、当該
放電極２０，２１間で放電を起こさせることより、脱着
用エアを室温で活性化させるように成されている。な
お、排ガス流路５及び脱着用エア流路７は、いずれも外
周部１６から内周部１７に向かう流れを形成する場合に
ついて説明したが、これに限らず、内周部１７から外周
部１６に向かう流れを形成したり、一方を外周部１６か
ら内周部１７へ向かう流れとし、他方を内周部１７から
外周部１６に向かう流れとする場合であってもよい。

【００２３】 図３に示す排ガス濃縮装置３１は、排ガ
ス中に含まれる有害成分を吸着する吸着層３２Ａ，３２
Ｂが形成された複数の処理室３３Ａ，３３Ｂを備えてい
る。各処理室３３Ａ，３３Ｂは、排ガス発生源４で発生
した排ガスを外部に排出する排ガス流路５Ａ，５Ｂ及び
脱着用エア流路７Ａ，７Ｂに夫々介装されている。

【００２４】 さらに、各処理室３３Ａ，３３Ｂ内に
は、各吸着層３２Ａ，３２Ｂの上流側に、当該処理室３
３Ａ，３３Ｂに流入した空気中で放電を起こさせてその
空気に含まれる酸素を活性化する放電装置３４Ａ，３４
Ｂが設けられている。この放電装置３４Ａ，３４Ｂは、
図１に示すようにコイル１２に直流高電圧を印加して放
電させるタイプであっても、また、図２に示すように、
高電圧発生装置１９により直流又は交流高電圧が印加さ
れる放電極２０，２１間で放電を起こさせるタイプであ
ってもよい。

【００２５】 そして、各流路５Ａ，５Ｂ，７Ａ，７Ｂ
に設けられたダンパ３５Ａ，３５Ｂ，３６Ａ，３６Ｂを
順次切り換えながら、一方の処理室３３Ａ（３３Ｂ）に
排ガス流路５Ａ（５Ｂ）を介して排ガスを流通させてそ
の排ガスに含まれる有害成分を前記吸着層３２Ａ（３２
Ｂ）に吸着させてその浄化ガスを排出させると共に、他
方の処理室３３Ｂ（３３Ａ）に脱着用エアを流通させて
前記吸着層３２Ｂ（３２Ａ）に吸着されている有害成分
を脱着させて吸着層３２Ｂ（３２Ａ）を再生すると共
に、その濃縮排ガスを得るように成されている。

【００２６】 したがって、処理室３３Ａ，３３Ｂの一
方で有害成分の吸着を行うと同時に、他方で脱着を行
い、これを交互に繰り返すことより、排ガス発生源４か
ら送給される排ガスを連続的に処理することができる。
なお、放電装置３４Ａ，３４Ｂは、処理室３３Ａ，３３
Ｂ内に配設する場合に限らず、脱着用エア流路７Ａ，７
Ｂに介装する場合や、これらの分岐点の上流側の脱着用
エア流路７に介装する場合であってもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、脱
着用エア流路を通る室温の空気中で放電を起こせて、そ
の空気に含まれる酸素が活性酸素となって脱着領域に送
給され、吸着剤に吸着されている有害成分を脱着するの
で、加熱空気を使用することなく吸着剤を再生すること
ができ、加熱用のバーナが不要となってランニングコス
トを低減することができると同時に、各流路となるダク
トの保温工事が不要となり設備費を低減することができ
るという大変優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る排ガス濃縮装置を示す概略構成
図。

【図２】 他の実施形態を示す概略構成図。

【図３】 本発明に係る他の排ガス濃縮装置を示す概略
構成図。

【図４】 従来装置を示す説明図。

【図５】 実験装置を示す概略図。

【図６】 実験結果を示すグラフ。

【符号の説明】 １，３１・・・・・・排ガス濃縮装置 ２・・・・・・・・・吸着剤 ３，１５・・・・・・ロータ ４・・・・・・・・・排ガス発生源 ５，５Ａ，５Ｂ・・・排ガス流路 ６・・・・・・・・・吸着領域 ７，７Ａ，７Ｂ・・・脱着用エア流路 ８・・・・・・・・・脱着領域 ９・・・・・・・・・バーナ １０・・・・・・・・・燃焼浄化装置 １１，１８，３４Ａ，３４Ｂ・・・放電装置 ３２Ａ，３２Ｂ・・・・吸着層 ３３Ａ，３３Ｂ・・・・処理室

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排ガス中に含まれる有害成分を吸着する
   吸着剤（２）で成るロータ（３，15）が、排ガス発生源
   （４）から排ガスを外部に排出する排ガス流路（５）に
   介装される吸着領域（６）と、脱着用エア流路（７）に
   介装される脱着領域（８）に跨がって配設され、当該ロ
   ータ（３，15）を回転駆動することにより、前記吸着領
   域（６）で排ガスに含まれる有害成分を前記吸着剤
   （２）に吸着させてその浄化ガスを排出させると共に、
   前記脱着領域（８）に脱着用エアを流通させて前記吸着
   剤（２）に吸着されている有害成分を脱着させてその濃
   縮排ガスを得る排ガス濃縮装置において、 脱着用エア流路（７）には、前記ロータ（３，15）の脱
   着領域（８）の上流側に、当該流路（７）内で放電を起
   こさせて脱着用エアを活性化させる放電装置(11, 18)が
   設けられていることを特徴とする排ガス濃縮装置。
2. 【請求項２】 排ガス中に含まれる有害成分を吸着する
   吸着層（32A, 32B)を備えた複数の処理室（33A, 33B)
   が並設されて、夫々の処理室（33A, 33B) が排ガス発生
   源（４）で発生した排ガスを外部に排出する排ガス流路
   （5A，5B）及び脱着用エア流路（7A, 7B）に介装されて
   成り、これら各流路（5A，5B，7A, 7B）を順次切り換え
   ながら、一方の処理室（33A, 33B) に排ガスを流通させ
   てその排ガスに含まれる有害成分を前記吸着層（32A, 3
   2B) に吸着させてその浄化ガスを排出させると共に、他
   方の処理室（33A, 33B) に脱着用エアを流通させて前記
   吸着層（32A, 32B) に吸着されている有害成分を脱着さ
   せてその濃縮ガスを得る排ガス濃縮装置において、 前記各処理室（33A, 33B) 又は脱着用エア流路（7A, 7
   B）には、前記吸着層（32A, 32B) の上流側に、各処理
   室（33A, 33B) 内又は脱着用エア流路（7A, 7B）内で放
   電を起こさせて脱着用エアを活性化させる放電装置（34
   A, 34B) が設けられていることを特徴とする排ガス濃縮
   装置。