JPS6327770Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、ガス中に含まれる悪臭ガス等の有害
ガス又は有機溶剤を吸着処理する複合エレメント
の構成に関し、特に粒（球）状活性炭層と活性炭
素繊維層を形成して吸着性能のすぐれた円筒型複
合エレメントに関するものである。 従来前記した様な有害ガスを処理するために用
いられた吸着装置としては、粒状（球）状活性炭
（以下単に活性炭という）を固定層に充填した吸
着槽が用いられ、連続的に処理する場合にはこれ
らの吸着槽を複数個利用するものが多く採用され
ている。 一方これらの活性炭に代つて活性炭素繊維を用
いた吸着装置が開発され、吸着能ならびに取り扱
いがよいことから盛んに研究されている。そして
これらの活性炭素繊維としては、通気材若しくは
収納部材に充填したり、或は活性炭素繊維を布、
フエルト等のシート状物として通気させたり、或
はガスと接触する様にして利用されている。しか
しながらこれらの吸着装置は、吸着剤が単体とし
て用いられるもので、構成ならびに形態によつて
吸着性能を左右させるものであつて、吸着剤の特
性を有効に利用するには致つていない。即ち現在
ガス吸着剤として最も多く利用されている前記活
性炭は、悪臭ガスの種類、ガス濃度活性炭の含水
率、或は被吸着ガスを通過させる風速等によつて
若干の相違があるが、通常これらの充填層内にお
ける吸着飽和濃度分布、すなわち吸着帯厚みは、
20〜50cmにも達し、この吸着帯厚み以下の充填層
高さでは活性炭層を通過したガス濃度は吸着当初
から破過点以上の濃度を有し、更に吸着工程を続
ければ破過曲線に沿つてその濃度は上昇してしま
う。従つて、実際の排ガス等に適用するには、そ
の充填層高さを吸着帯厚み以上とし、活性炭を通
過した排ガス濃度が破過点に達するまでの吸着時
間以内で吸着処理する必要がある。第４図乃至第
６図はこれらをモデル的に説明したもので、第４
図は充填層高さＨである活性炭層へ被吸着ガスが
吸着し始めた初期を示し、Ａは吸着未飽和ゾー
ン、Ｂは吸着飽和ゾーンを示している。この濃度
分布が存在している活性炭層高さ、すなわち吸着
帯厚みｈは実際の活性炭充填高さＨより短かく、
従つて活性炭層を通過したガス濃度は、破過点濃
度以下に押えられている。第６図は吸着が進み、
吸着帯先端が実際の活性炭充填層先端に達した時
点、いわゆる破過点に達した時を示すもので、こ
れ以降吸着を続ければ活性炭層通過のガス濃度は
破過曲線に沿つて上昇し始める。また第５図は前
記の中間に吸着帯厚さが存在している場合であ
る。これらの図から判る様に、実際に活性炭等の
吸着剤を用いて吸着処理を行なう場合には、吸着
剤の充填層高さＨを吸着帯厚さｈより大きくしな
ければならず、しかも第６図に示すごとくかなり
の未吸着ゾーンＡを残して吸着処理を終えなけれ
ば、活性炭層を通過した排出ガス濃度は、破過点
以上の濃度となり、その目的を達成しない。更に
最近のごとく排出ガス濃度に法的規制値が設けら
れている溶剤ガス、悪臭ガス等については、破過
点限界まで吸着処理を行なうことなく、かなり吸
着未飽和ゾーンを残して吸着処理を終え、或は脱
着再生工程に移らなければならない。即ち活性炭
を用いた吸着装置では、少なくとも吸着帯厚みの
約半分の吸着未飽和ゾーンの充填高さ（実際には
それ以上）を設けなければならず、従つて相当量
の余分な活性炭を必要とし更にはこれらの充填層
高さを有する場合、通風圧力損失の関係から、通
過風速にも限度が設けられ、従つてその処理ガス
量が大きい場合には吸着槽並びに装置を大型化せ
ざるを得なくなる。 一方活性炭の欠点を補う様な活性炭素繊維を用
いた吸着装置が提案されている。この活性炭素繊
維は有機質繊維を炭化・賦活して得られるもので
素材の持つ特性から、その吸着速度は活性炭に比
較して数10倍程大きい。従つてこれを用いる吸着
帯厚みは、活性炭のものに比較してはるかに薄く
することができ、実用段階で通常５〜20ｍ／ｍで
ある。従つて吸着装置としての炭素繊維充填層高
さは50〜200mm位で活性炭と較べて吸着工程時に
おける吸着未飽和ゾーンは、はるかに少なく、吸
着剤はより効率よく利用できる。また活性炭素繊
維は、布状或はシート状とすることによつて同一
体積当りの通風面積を広くすることができる。し
かしながら活性炭素繊維の充填密度は、活性炭に
較べて1/5〜1/10程小さく、体積当りの吸着容量
も少なくなる。従つてこの活性炭素繊維を用いた
固定槽タイプの吸着装置は、吸着脱着工程の切換
サイクルタイムを短かくして連続吸着処理する様
に設計される。しかしこの切換サイクルタイムの
短縮化は、装置機構上、切換ダンパー，バルブ
類，シールパツキン等の作動が頻繁となり、装置
の保守管理に手数を要し、更に製作コストの高い
ものとなつて安価に提供できない欠点が指摘され
る。また処理ガス濃度の変動が大きい場合、或は
被吸着ガスの処理風量に較べてガス濃度が高い場
合などでは、必要以上に装置を大型化して吸着剤
としての活性炭素繊維の充填量を増さなければな
らない。 以上の様に悪臭ガス等の有害ガスや有機溶剤を
吸着処理する場合、一般に用いられている活性炭
或は活性炭素繊維を単体として使用した場合に
は、それぞれ長所短所を有している。即ち、活性
炭は充填密度が高く、単位体積当りの吸着容量は
大きいが、吸着速度が活性炭素繊維に比較して遅
いため、吸着帯厚みは厚く、充填層高さは、吸着
帯厚み以上の300〜600mm程必要となり、実際の吸
着工程時における吸着未飽和部分が大きくなる。
また活性炭は、充填層高さが高くなるため、通風
時の圧力損失の関係から通風ガス速度が押えら
れ、必要以上に装置が大型になる。 一方活性炭素繊維の場合、吸着速度は活性炭と
比較して数10倍速いため、吸着帯厚みは30mm程で
押えられ、充填層高さは50〜200mm程でよく、更
に布やフエルト状等とすれば前記充填厚みを持ち
種々の形状に加工できるため、通風面積が広くと
れ、風量が大きい時には装置をコンパクトにでき
る。しかしながら充填密度が活性炭と比較して約
１／１０程小さいため、単位体積当りの吸着容量は少
なく、吸脱着の切換サイクルタイムを短縮せねば
ならず、処理ガス濃度の変動が大きい時や濃度が
高い場合は必要以上の大型装置を設けなければな
らない。 そこで本考案者は、前記両者の特性を生かし両
者を同時に利用できれば極めて有効な吸着エレメ
ントを提供できるものと考え、鋭意検討の結果本
考案に到達したものである。第７図は本考案の構
成を前第４〜６図に示したモデル説明図と同様に
説明したもので、活性炭Ｃと活性炭素繊維Ｆとを
重ねて配置する。即ち、被吸着ガスは活性炭充填
層Ｃにおいて、第１段の吸着が行なわれるが、粒
状活性炭層全体が飽和吸着に達することなく、か
なりの吸着能を残したまま破過点に達する。こう
して破過点に達した吸着ガスは、この活性炭充填
層Ｃの外側に設けられた活性炭素繊維充填層Ｆで
第２段の吸着が行なわれ、実際の排出ガス濃度
は、破過点以下の濃度に押えられる。従つて破過
点に達した活性炭層は更に吸着工程が続行され実
質の吸着工程は、活性炭素繊維層Ｆが破過点に達
するまで続けられる。 この様な吸着用複合エレメントであれば、活性
炭単独で用いられた様な吸着未飽和ゾーンを残す
ことなく、大部分の活性炭が吸着飽和に達するま
で使用できる。また活性炭素繊維充填層Ｆへは一
旦活性炭層を通過した被吸着ガスが導入されるの
で、その吸着負荷は、直接吸着処理する場合より
はるかに少なく、長時間の破過時間を有するエレ
メントが得られることになる。更にこれらのエレ
メントは、通風面積を確保すると共に取り扱いを
簡便にするため円筒型に形成して、外周部から被
吸着ガスを導入し中央部から取り出すものが好都
合である。 以下図面に基づいて本考案複合エレメントを詳
細に説明するが、図は本考案の具体的な実施の一
例を示すもので、本考案はこれらの図示例に限定
されず、前記および後述する記載の趣旨に徴して
構成部品を変更したり、形状を変更したり或は一
部の設計を変更しても同様に実施することができ
る。第１図は本考案複合エレメントを複数配置し
た有害ガス吸着装置の一例を示す側面図で一部を
破断して示す。第２図は複合エレメントの平面図
第３図は側面図で左半分は中央断面で示し、右半
分は構成を示すためそれぞれ破断して示す。これ
らの図において１は吸着装置を例示したものでタ
ンク本体２と蓋体３で構成され、それぞれに被吸
着ガス取入口２ａおよび取出口３ａが形成され
る。またタンク本体２内には中間棚４が設けら
れ、該中間棚４に本考案円筒型複合エレメント５
が多数取り付けられる。そして該エレメント５は
中心に空洞部を形成してその一方を取出通気口と
し、その外周から被吸着ガスを矢印のごとく導入
して上側の取出通気口から矢印のごとく取り出す
様に構成される。一方この複合エレメント５は第
２図および第３図に示す様に、取付フランジ板６
の中央部に通気孔７を形成すると共に該通気孔７
にケージ９を取り付ける。ケージ９としては適当
な有孔板や金綱で形成することもできるが、図は
多数のバー９を通気孔７の周辺に固着し、その周
辺の適当部をバンド９ａで固定したケージを示
し、該ケージ９の下部側は底フランジ８に形成し
た段付穴周壁８ａに取り付ける。なお１４は該段
付穴を閉塞するための底蓋であつて着脱できるも
のであることが推奨されるが、固定的に形成した
り、或はこれらのうち周壁８ａのみを底フランジ
８に設けて穴を形成しないものとすることもでき
る。底フランジ８の周辺側には有孔筒１０を固設
し、該筒１０には通気孔１０ａを形成する。なお
図は円形の通気孔１０ａを示したが４角、６角穴
等自由に選択することができ、必要によつては金
綱で形成してもよく要は通気性を有し後述する収
容活性炭を保持するものである限り適当に形成す
ることができる。なお図は取付フランジ板６にケ
ージ９を固設し、底フランジ８に有孔筒１０を固
設して、互いに組み付けるものを示す。またこの
有孔筒１０の内面には金綱１１を配設する。そし
て組み付けに当つては先ずケージ９に活性炭素繊
維で形成したシートを巻き付けて繊維層１８を作
る。この繊維層１３としては活性炭素繊維の布、
フエルト、綴合物等のシート状物をケージ９の囲
りに巻き付けて形成することが推奨されるが、外
側の粒状活性炭層との境界に金綱等の通気性材で
区画した収納部を形成してこれに活性炭素繊維を
充填しても同様に実施できる。次いで底フランジ
８と共に有孔筒１０を取付フランジ板６に取り付
ける。なお６ｂはフランジ板６の下面側に設けた
有孔筒１０の取付側壁である。この様にして組み
付ければ、前記繊維層１３の外周と有孔筒１０
（図示例は金綱１１）との間に空所を形成し、該
空所に粒状活性炭１２を収容する。そしてその収
容に当つては、取付フランジ板６および底フラン
ジ８に設けた栓１５から粒状活性炭１２を収容す
る。 本考案複合エレメント５はこの様に構成したか
ら、前第７図で説明した様な吸着を行なうことが
できる。また円筒型に形成したので通風面積を大
きくすることができ、圧力損失も少なくできる。
更に吸着帯厚みの大きい活性炭を円筒状の外周
（風上側）に配置し、活性炭素繊維を円筒状の内
周（風下側）に配設したから、これらの吸着剤を
それぞれ単独に利用したエレメントでは到底発揮
し得なかつた相剰効果を得ることができた。即ち
通風時の圧力損失が小さく、しかも装置容積の小
さいわりに吸着寿命が長く吸脱時のバルブ切替え
インターバルを長くとることができる。 なおこの様な複合エレメントは次の様な仕様で
形成することが好適である。即ち前第３図に例示
した構成において、ケージ９は4φmmのステンレ
ス丸棒を用いて図示する様に形成し、該空洞部内
径を100〜250mmとする。活性炭素繊維層１３の厚
みは10〜100mmの範囲であり好ましくは10〜50mm
であり、その充填密度は50〜60Kg／m³である。ま
た活性炭層１２の厚みは50〜500mmの範囲であり
好ましくは50〜150mmである。即ち活性炭素繊維
層１３の厚みが10mm以下では除去率が低いうえに
回収溶剤の品質が悪い。また100mmを越えると圧
力損失が大きく且つ容積効率が小さくなる。一方
活性炭層１２の厚みは、50mm以下であつては吸着
容量が小さく、吸脱着サイクルを短かくしなけれ
ばならない。また500mmを越えると装置容積が大
きくなり、回収溶剤が変質しやすい欠点が生ず
る。更に粒状活性炭層厚（ZA）と活性炭素繊維
層厚（ZB）との関係は、次式の範囲であること
が好ましい。 0.1≦ZB／ZA＋ZB≦0.6 即ち0.1以下では、除去率が低下しかつ回収容
剤の品質がよくない。また0.6を越えると装置の
容積効率が大きく、又圧力損失も大きくなる。そ
して粒状活性炭としては４〜６メツシユ粒状ビー
ズ炭が適当である。また該吸着装置の長さ（高
さ）は500〜1500mmで形成する。 次に本考案複合エレメントの卓越した効果の一
例について述べる。内径200mm外径350mm、長さ
800mmの円筒状エレメントに活性炭のみを充填し
た場合、活性炭素繊維のみを巻いた場合、本考案
のように内側に活性炭素繊維層35mm外周側に活性
炭層40mmとした場合、それぞれに、トルエン
1000ppmを含む空気を13m³／minで処理させた時
の吸着初期の出口濃度と破過時間並びに圧力損失
を測定した。その結果は次表で示す通りで本考案
複合エレメントが単独吸着剤のものに較べて格段
の効果があることが判る。さらに前述の円筒状エ
レメントの内側に活性炭40mm、その外周側に活性
炭素繊維層35mmと、夫々逆に配置した場合につい
て上述の場合と同じトルエン含有空気を13m³／
minで処理させたが、破過時間は15分と本考案に
及ばなかつた。 【表】

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案複合エレメントを配設する吸着
装置の一例を示す側面図で一部を破断して示す。
第２図は本考案複合エレメントの平面図、第３図
は第２図の側面図で左半分は中央断面で示し、右
半分は一部を破断して示す。第４図，第５図およ
び第６図は活性炭における吸着説明モデル図、第
７図は本考案複合エレメントにおける吸着説明モ
デル図である。 １……吸着装置、２……タンク本体、３……蓋
体、４……中間棚、５……複合エレメント、６…
…取付フランジ板、６ａ……取付穴、６ｂ……側
壁、７……通気孔、８……底フランジ、８ａ……
周壁、９……ケージ、９ａ……バンド、１０……
有孔筒、１０ａ……通気孔、１１……金網、１２
……活性炭、１３……活性炭素繊維層、１５……
底蓋、１５……栓。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 悪臭ガス等の有害ガス又は有機溶剤を吸着処
   理する円筒型複合エレメントであつて、支えフ
   ランジのほぼ中央部に、円筒形ケージの内側に
   連通した通気孔を形成すると共に該円筒形ケー
   ジの外周に、活性炭素繊維層を形成し、その外
   周には粒状活性炭充填部を形成して粒状活性炭
   層を作り、該粒状活性炭層の外周から処理ガス
   を導入し、円筒形ケージの内周側から支えフラ
   ンジの通気孔をへて取り出す様に構成したこと
   を特徴とする吸着用円筒型複合エレメント。 (2) 実用新案登録請求の範囲第１項において、粒
   状活性炭層の径方向厚さ（ZA）は50〜500mmで
   あり、活性炭素繊維層の厚さ（ZB）は10〜100
   mmの範囲で形成し、これらは次の様な関係であ
   る吸着用円筒型複合エレメント。 0.1≦ZB／ZA＋ZB≦0.6 (3) 実用新案登録請求の範囲第１又は第２項にお
   いて、粒状活性炭層の径方向厚さ（ZA）は50
   〜150mmであり、活性炭素繊維層の厚さ（ZB）
   は10〜50mmの範囲で形成し、これらは次の様な
   関係である吸着用円筒型複合エレメント。 0.1≦ZB／ZA＋ZB≦0.6