TW202122150A - 氣體去除濃縮裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種不需要用於吸附蜂窩轉子再生的加熱機構且節能之氣體去除濃縮裝置。在使用擔載可低溫再生的吸附材料之吸附蜂窩轉子之氣體去除濃縮裝置中，作為對再生用氣體進行升溫之加熱機構利用基於鼓風機之升溫，藉此不需要再生加熱器或溫水線圈等加熱機構，因此能夠減少再生時所需的加熱能量，節能並且能夠降低運轉費用。

Description

氣體去除濃縮裝置

本發明係有關一種氣體去除濃縮裝置，該氣體去除濃縮裝置的特徵為，為了從由各種氣體成分構成之處理對象氣體去除或濃縮目標物質而使用擔載可低溫再生的吸附材料之吸附蜂窩轉子並且藉由溫度差進行吸附和解吸，該氣體去除濃縮裝置中，可低溫再生的情況下，僅藉由基於用於吹出再生氣體的再生用鼓風機之升溫進行加熱，來代替通常使用再生加熱器等作為再生氣體加熱機構，因此能夠節省用於加熱的能量並且實現節能。

以往，作為能夠以濃縮狀態且在低溫下從處理對象空氣分離去除氣體狀的去除對象物質之裝置，例如已知有如專利文獻1所示之吸收式去除/濃縮裝置，其使用保持胺系吸收劑之通氣性的吸附蜂窩轉子，並且利用處理對象空氣與再生用空氣之間的焓差來分離目標物質，藉此能夠一邊抑制再生能量一邊確保裝置的物質回收率。又，藉由在低溫下再生，還可減少胺系吸收劑的氧化劣化或氣味的問題。

關於低溫再生，在專利文獻2中揭示有低溫再生乾燥除濕機。前述低溫再生乾燥除濕機中，使用擔載高分子吸附劑等吸附材料之乾燥轉子，在冷氣模式中能夠將回風能量作為再生能量來再生乾燥轉子，因此在基本運行中不需要再生入口前段的加熱源亦即溫水線圈，具有節能性。在冷氣模式下基於處理入口前段的冷溫水線圈之除濕能力不足之情況下，再生入口前段的溫水線圈作為用於加熱用於再生之回風的回風予熱部而發揮功能，藉此再生乾燥轉子來確保除濕能力。另一方面，在暖氣模式中，切換冷氣模式中的乾燥轉子的處理側與再生側，使外部空氣通過溫水線圈來進行加熱，並且將經加濕之空氣供給到室內。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2017-154063號公報 [專利文獻2]日本專利第5669587號公報

在專利文獻1中所揭示者中，作為用於再生空氣的加熱的溫度調整機構，可舉出冷却線圈、加熱線圈、帕耳帖元件、電加熱器、蒸氣加熱器或熱泵的冷凝器（condenser）、蒸發器（evaporator）等，雖為低溫再生，但是需要用於加熱的能量。

在專利文獻2中所記載者中，在冷氣模式中基本上不需要作為再生空氣加熱機構之溫水線圈，但是作為基於處理入口前段的冷溫水線圈之除濕能力不足之情況或暖氣時的加熱機構需要溫水線圈，需要設置加熱機構。

鑑於該實情，本發明的主要課題在於提供一種氣體去除濃縮裝置，其使用擔載可低溫再生的吸附材料之吸附蜂窩轉子，該氣體去除濃縮裝置中，可低溫再生的情況下，作為對再生用氣體進行升溫之加熱機構利用基於鼓風機之升溫，藉此不需要再生加熱器或溫水線圈等加熱機構，能夠降低再生能量或運轉費用。另外，本發明中“低溫再生”係指藉由攝氏50℃以下（以下，溫度均設為“攝氏”）的溫度的再生用氣體再生。

本發明為了解決如以上的課題，提供一種氣體去除濃縮裝置，其具有吸附蜂窩轉子，將前述吸附蜂窩轉子至少分為處理區域與再生區域，使處理對象氣體通風到處理區域，藉此將該處理對象氣體中所含之目標物質吸附到蜂窩並且從處理對象氣體分離去除，在再生區域中，通風再生用氣體，藉此利用再生用氣體解吸在前述處理區域中由蜂窩吸附之目標物質，藉此進行濃縮並且再生轉子部分的擔載吸附材料，由於僅藉由基於再生用鼓風機之升溫進行加熱，來代替使用再生加熱器等作為再生加熱機構，因此不需要用於加熱的能量，並且能夠實現節能。 [發明效果]

本發明的氣體去除濃縮裝置係如前述那樣構成者，使處理對象氣體通風到處理區域，藉此將該處理對象氣體中所含之目標物質吸附到蜂窩並且從處理對象氣體分離去除，在再生區域中，通風再生用氣體，藉此將由蜂窩吸附在前述處理區域中之目標物質解吸到再生用空氣並且進行濃縮，再生轉子部分的擔載吸附材料。該蜂窩的再生中，可低溫再生的情況下，不需要再生加熱器等加熱機構，僅藉由基於再生用鼓風機之升溫來進行加熱，因此不需要用於加熱的能量，能夠實現節能，並且能夠降低運轉費用。

例如，本發明之氣體去除濃縮裝置中，即使作為可低溫再生的吸附材料而使用容易產生因溫度而引起之性能劣化之胺系吸收劑，亦能夠抑制吸收劑的氧化劣化或氣味。又，即使在沒有熱泵或溫水等的設施的環境中亦能夠簡單地運行。另外，由於不需要再生加熱器或熱交換器，因此能夠使裝置整體小型化，從而降低初始費用。

本發明中，具有擔載可低溫再生的吸附材料之吸附蜂窩轉子，將前述吸附蜂窩轉子至少分為處理區域與再生區域。設為將處理對象氣體通風到處理區域，從處理對象氣體分離去除目標物質，將通過再生用鼓風機進行升溫之再生用氣體通風到再生區域，解吸經吸附之目標物質這樣的構成。 [實施例1]

以下，參閱圖1對本發明的氣體去除濃縮裝置的實施例1進行詳細說明。1為吸附蜂窩轉子，係對陶瓷纖維紙或玻璃纖維紙等難燃性片材進行瓦楞紙（附有波形的）加工來捲繞加工成轉子狀者，並且擔載在50℃以下的溫度下可低溫再生的吸附材料、例如胺系固體吸收劑。吸附蜂窩轉子1劃分成處理區域2、再生區域3、吹掃區域4，吸附蜂窩轉子1依此順序旋轉，藉此連續地從處理對象氣體去除濃縮目標物質。

將處理對象氣體通風到處理區域2，將處理對象氣體中所含之例如二氧化碳之類之目標物質吸附到蜂窩並從處理對象氣體分離去除，藉此目標物質濃度降低，通過處理用鼓風機5向供給位置進行供給或排出。將供給到處理區域之氣體的一部分分支而通風到吹掃區域4，藉此氣體溫度上升。另外，將通過吹掃區域4之氣體通過再生用鼓風機6，並且將升溫之再生用氣體通風到再生區域3，將吸附到蜂窩之目標物質解吸到再生用氣體，將包含經濃縮之目標物質之氣體供給或排出到供給部位。

如專利文獻2中所記載，不僅限於除濕裝置，而且通常使用吸附蜂窩轉子之裝置中，在再生出口側配置有鼓風機。這是因為，作為加熱機構在再生入口側配置再生加熱器等亦是原因之一，但是將處理出口氣體供給到供給部位之去除用途的情況下，再生入口/再生出口相對於處理入口/處理出口成為負壓，從再生側洩漏到處理側之經解吸之目標物質的洩漏量減少，因此處理出口側中的目標物質的去除效率變得良好。

另一方面，本發明之實施例1的再生用鼓風機6配置於再生入口側。將再生出口氣體供給到供給部位之濃縮用途的情況下，處理入口/處理出口相對於再生入口/再生出口成為負壓，從處理側洩漏到再生側之目標物質濃度低的處理側的氣體的洩漏量減少，因此提高濃縮性能。但是，在去除用途中，將去除了目標物質之處理出口氣體供給到供給部位，因此產生從再生入口側到處理出口側的洩漏，存在去除效率變差之可能性。因此，沿著轉子旋轉方向，在再生區域3的後面設置吹掃區域4，以減少處理側/再生側之間的洩漏。

若直接將通過鼓風機之風通風到導管，則有時因漂流而產生風噪音。在建築物空調中，風噪音成為噪音的原因，並且有可能成為致命性問題。在實施例1中，在再生側將通過再生用鼓風機6之後的再生用氣體通風到吸附蜂窩轉子1，因此進行整流並且藉由吸附蜂窩轉子1的吸音效果來減少風噪音。因此，能夠減少將本發明之氣體去除濃縮裝置設置於室內時的噪音或振動，並且能夠將裝置設置於設備室等。

基於鼓風機之升溫依據鼓風機的種類而不同。若為插塞式風扇或渦輪風扇等離心鼓風機，則為3℃左右，但是若為能夠產生高靜壓之鼓風機（例如如渦流風機的渦流鼓風機），則升溫10℃以上。例如，若外部空氣為20℃，則通過吹掃區域之後溫度上升至30℃左右。之後，通過鼓風機進而升溫3～10℃。

在泰國和新加坡等亞熱帶地區的建築物中，幾乎不供給溫水，為了得到再生的加熱氣體，需要基於電加熱器之加熱或熱泵的排熱或冷凍器的排熱。在本發明之氣體去除濃縮裝置中，不需要該等，僅藉由基於鼓風機之升溫就能夠解決再生入口溫度，因此尤其能夠在無法期待溫水的亞熱帶地區發揮作用。

本發明中，要求吸附材料即使在50℃以下這樣的低溫下亦能夠解吸目標物質之特性。目標物質例如為二氧化碳的情況下，將擔載胺的固體吸收劑用於吸附材料，具有藉由在低溫下再生從而降低熱劣化、延長吸附蜂窩轉子的壽命之效果。另外，亦能夠抑制基於胺的分解等之胺臭等從吸附蜂窩轉子產生之氣味。

本發明並不限定於圖1的流程，亦可以設為如下構成：將通過處理區域2之處理出口氣體的一部分或外部空氣、來自於室內的回風等導入到吹掃區域4。另外，亦可以設為在處理側、再生側中的任一者或兩者循環之構成。

又，亦可以設為依據需要設置預冷器、後冷卻器、濕度調整機構等之構成，亦可以設為將處理用鼓風機5設置於處理入口側之構成。另外，亦可以構成為除了再生用鼓風機6以外的鼓風機依據需要配置於適當的位置並且可以增設。

另外，亦可以設為刪除吹掃區域而僅存在處理區域與再生區域之構成。 該情況下，從再生側到處理側的洩漏成為問題，但是例如目標物質為二氧化碳的情況下，外部空氣的二氧化碳濃度為450ppm左右而較低，因此即使外部空氣洩漏到處理出口側，處理出口的二氧化碳濃度僅變高幾十ppm左右。衡量設置吹掃區域與初始費用，能夠進行符合要求之提案。 [實施例2]

圖2的本發明的實施例2之流程中，與實施例1不同之處在於具有預吹掃區域7。如上所述，再生區域3的前面設置預吹掃區域7，再生區域3的後面設置吹掃區域4，藉此能夠進而降低洩漏。

圖2中的氣體的流動基本上與圖1相同，混合通過吹掃區域4之氣體與通過預吹掃區域7之氣體，使其通過再生用鼓風機6來進行升溫，並通風到再生區域3。

另外，本發明並不限定於圖2的流動，亦可以設為如下構成：將通過處理區域2之處理出口氣體的一部分或外部空氣、來自於室內的回風導入到吹掃區域4。同樣地，不僅將外部空氣導入到預吹掃區域7，而且亦可以將來自於室內的回風、導入到處理區域之氣體的一部分、通過處理區域之處理出口氣體的一部分等導入到預吹掃區域7。亦可以構成為在吹掃區域4、預吹掃區域7之間循環氣體。另外，亦可以設為在處理側、再生側中的任一者或兩者循環之構成。

又，亦可以設為依據需要設置預冷器、後冷卻器、濕度調整機構等之構成。另外，除了再生用鼓風機6以外的鼓風機亦可以設為依據需要配置於適當的位置並且可以增設之構成。 [實施例3]

圖3的本發明的實施例3之流程中，與實施例2不同之處在於將再生出口氣體的一部分導入到預吹掃區域7。濃縮目標物質之情況下，循環再生出口氣體的一部分，藉此能夠進而提高濃度。

關於劃分區域之間之機構之腔室（未圖示）的再生出口腔室，若構成為刪除預吹掃入口及再生出口之間的區域的分隔板，直接在腔室內使再生出口氣體的一部分返回到預吹掃入口，則腔室的成本降低。另外，並不限定於該形態，亦可以設為從腔室外通過導管將通過再生出口腔室之氣體的一部分導入到預吹掃入口之構成。

本發明並不限定於圖3的流程，亦可以設為如下構成：將通過處理區域2之處理出口氣體的一部分或外部空氣、來自於室內的回風等導入到吹掃區域4。

又，亦可以設為依據需要設置預冷器、後冷卻器、濕度調整機構等之構成。另外，亦可以構成為除了再生用鼓風機6以外的鼓風機依據需要配置於適當的位置並且可以增設。另外，亦可以設為在處理側循環之構成。

另外，亦可以設為如下構成：能夠在從圖2、圖3的吹掃區域4的出口及預吹掃區域7的出口向再生用鼓風機6輸送氣體之配管中的任一者或兩者設置風門或閥門之類的風量調整裝置來控制風量，控制處理出口側的目標物質去除性能或再生出口側的目標物質濃縮性能。

在通常的除濕裝置或如本申請發明的裝置中，大多以成為一體的方式安裝有控制盤。通常，有時控制盤內的溫度藉由內部設備等的發熱而升溫，從而導致控制盤的不良，因此設置有冷却用小型風扇等。亦可以設為如下構成：為了進行該升溫量的熱回收，在控制盤上設置進氣口，在其相反的一側的位置設置出氣口，且設置從出氣口連接到吹掃入口或出口之配管。另外，例如，亦可以使該配管通過各鼓風機的馬達附近，回收從各馬達向外部釋放之熱量。另外，亦可以構成為出氣口未設置吹掃區域之情況下，設置連接於再生區域入口之配管。

圖1所示之流程中，藉由裝載有直徑ψ200mm×厚度200mm的吸附蜂窩轉子之氣體去除濃縮裝置進行了二氧化碳去除濃縮實驗。供給到處理入口側及吹掃入口側之二氧化碳濃度設為大氣條件之500ppm左右。裝置中，對使用了構成圖1的流程之設備之情況（模式1）及設為如下構成之情況（模式2）的兩種模式進行了比較，模式2為除了模式1的設備以外，還在控制盤設置進氣口，在其相反的一側的位置設置出氣口，且設置從出氣口連接到吹掃入口之配管，進而使該配管通過處理用鼓風機、再生用鼓風機的馬達附近，回收控制盤內的熱量及來自於各馬達的熱量。其結果，與模式1的裝置相比，設為回收熱量之構成之模式2的裝置的吹掃入口溫度上升了3℃以上，通過再生用鼓風機之氣體的溫度上升了2℃以上。藉此，與模式1相比，模式2中的再生出口側的二氧化碳的濃縮濃度上升了50ppm。又，與模式1相比，在模式2的情況下，為了回收每1kg的二氧化碳而所需的運轉費用降低了10%。

另外，關於本實驗的控制盤的進氣口，在朝向裝置的外側之控制盤的門下部設置安裝有除塵過濾器之開口，關於出氣口，設置於朝向裝置的內側之控制盤安裝部的上部。但是，本申請發明並不限定於控制盤的上述的位置，可以將進氣口設置於控制盤下部的側面，亦可以將出氣口設置於控制盤的頂部。關鍵在於，構成為能夠藉由控制盤內的設備的配置或空氣的流動等最大限度地回收所產生之熱量即可。另外，將裝置設置於室外之情況下，為了防止雨水進入到控制盤內，亦可以設為安裝百葉窗或氣窗等之構成。 [產業上之可利用性]

本發明中，使用擔載可低溫再生的吸附材料之吸附蜂窩轉子之氣體去除濃縮裝置中，僅藉由再生用鼓風機的升溫進行加熱，來代替通常藉由再生加熱器等再生氣體加熱機構進行升溫並進行再生，因此能夠降低經吸附之目標物質的解吸所需的加熱能量，節能並且能夠降低運轉費用。又，由於不需要再生加熱器或熱交換器，因此能夠使裝置整體小型化，從而還降低初始費用。

1:吸附蜂窩轉子 2:處理區域 3:再生區域 4:吹掃區域 5:處理用鼓風機 6:再生用鼓風機 7:預吹掃區域

圖1係本發明的氣體去除濃縮裝置的實施例1中的流程圖。 圖2係本發明的氣體去除濃縮裝置的實施例2中的流程圖。 圖3係本發明的氣體去除濃縮裝置的實施例3中的流程圖。

1:吸附蜂窩轉子

2:處理區域

3:再生區域

4:吹掃區域

5:處理用鼓風機

6:再生用鼓風機

Claims (7)

1. 一種氣體去除濃縮裝置，其具有擔載可低溫再生的吸附材料之吸附蜂窩轉子，將該吸附蜂窩轉子至少分為處理區域與再生區域，將處理對象氣體通風到該處理區域，且將目標物質吸附到蜂窩並進行去除，將再生用氣體通風到該再生區域，藉此解吸由蜂窩吸附之該目標物質，其特徵為，將再生用鼓風機配置於再生入口側。
2. 如請求項1所述之氣體去除濃縮裝置，其中 該吸附蜂窩轉子中，在該再生區域的後面設置吹掃區域。
3. 如請求項1所述之氣體去除濃縮裝置，其中 該吸附蜂窩轉子中，在該再生區域的前面設置預吹掃區域，在該再生區域的後面設置吹掃區域。
4. 如請求項3所述之氣體去除濃縮裝置，其中 該吸附蜂窩轉子中，將該再生區域的出口氣體的一部分導入到該預吹掃區域的入口。
5. 如請求項3或4所述之氣體去除濃縮裝置，其中 藉由風量調整裝置控制該吹掃區域的出口氣體和/或該預吹掃區域的出口氣體的風量。
6. 如請求項1至5中任一項所述之氣體去除濃縮裝置，其中 在控制盤設置進氣口及出氣口，設置從該出氣口通向該再生區域入口、該吹掃區域入口、該吹掃區域出口中的至少一個以上之配管。
7. 如請求項6所述之氣體去除濃縮裝置，其中 使該配管通過處理用鼓風機和/或該再生用鼓風機的馬達附近。

Images