WO2023234218A1 - Ｖｏｃ除去方法 - Google Patents
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Abstract
高いエネルギー効率でＶＯＣ吸着ロータに吸着されたＶＯＣを除去する。 ＶＯＣを吸着するための吸着剤を担持したハニカム構造体を備え、回転方向に沿って吸着ゾーンＺ１、脱離ゾーンＺ２および冷却ゾーンＺ３が設けられたＶＯＣ吸着ロータ１０を用いたＶＯＣ除去方法は、ＶＯＣ吸着ロータ１０の吸着ゾーンＺ１に処理対象ガスを通過させて処理対象ガスに含まれるＶＯＣを吸着させ、気体を脱離ゾーンＺ２に通過させることによって吸着ゾーンＺ１で吸着されたＶＯＣを脱離させ、脱離ゾーンＺ２で加熱されたハニカム構造体を冷却ゾーンＺ３で冷却し、脱離ゾーンＺ２において、金属からなるハニカム構造体に電流を流すことによってハニカム構造体を加熱する。
Description
本発明は、処理対象ガスに含まれるＶＯＣを除去する方法に関する。
従来、揮発性有機化合物（ＶＯＣ：Volatile Organic Compound）を吸着するハニカム型のＶＯＣ吸着ロータを用いて、処理対象ガスに含まれるＶＯＣを除去する技術が知られている（特許文献１参照）。従来のＶＯＣ吸着ロータは、セラミックやガラスなどが基材として用いられており、ＶＯＣを吸着する吸着剤を担持している。
ＶＯＣ吸着ロータは、処理対象ガスに含まれるＶＯＣの吸着を行う吸着ゾーン、加熱された気体を通過させることによって、吸着ゾーンで吸着されたＶＯＣを脱離する脱離ゾーン、脱離ゾーンで加熱されたＶＯＣ吸着ロータを冷却する冷却ゾーンが設けられている。すなわち、ＶＯＣ吸着ロータは、１回転する間に、吸着ゾーンでＶＯＣの吸着が行われ、脱離ゾーンでＶＯＣの脱離が行われ、冷却ゾーンで冷却される。そして、再び、吸着ゾーンでＶＯＣの吸着が行われるように構成されている。
従来のＶＯＣ吸着ロータは、吸着ゾーンで吸着されたＶＯＣを脱離させるために、気体を加熱し、加熱された気体を脱離ゾーンに通過させるようにしているため、ＶＯＣを脱離させるためのエネルギー効率が高いとは言えず、改善の余地がある。
本発明は、上記課題を解決するものであり、ＶＯＣ吸着ロータに吸着されたＶＯＣを高いエネルギー効率で脱離させることが可能なＶＯＣ除去方法を提供することを目的とする。
本発明のＶＯＣ除去方法は、ＶＯＣを吸着するための吸着剤を担持したハニカム構造体を備え、回転方向に沿って吸着ゾーン、脱離ゾーンおよび冷却ゾーンが設けられたＶＯＣ吸着ロータを用いたＶＯＣ除去方法であって、
前記ＶＯＣ吸着ロータの前記吸着ゾーンに処理対象ガスを通過させて前記処理対象ガスに含まれるＶＯＣを吸着させ、気体を前記脱離ゾーンに通過させることによって前記吸着ゾーンで吸着されたＶＯＣを脱離させ、前記脱離ゾーンで加熱された前記ハニカム構造体を前記冷却ゾーンで冷却し、
前記脱離ゾーンにおいて、金属からなる前記ハニカム構造体に電流を流すことによって前記ハニカム構造体を加熱することを特徴とする。
前記ＶＯＣ吸着ロータの前記吸着ゾーンに処理対象ガスを通過させて前記処理対象ガスに含まれるＶＯＣを吸着させ、気体を前記脱離ゾーンに通過させることによって前記吸着ゾーンで吸着されたＶＯＣを脱離させ、前記脱離ゾーンで加熱された前記ハニカム構造体を前記冷却ゾーンで冷却し、
前記脱離ゾーンにおいて、金属からなる前記ハニカム構造体に電流を流すことによって前記ハニカム構造体を加熱することを特徴とする。
本発明のＶＯＣ除去方法によれば、脱離ゾーンにおいて、金属からなるハニカム構造体に電流を流すことによって、ジュール熱を発生させて、ハニカム構造体を直接加熱する。これにより、脱離ゾーンにおいて、高いエネルギー効率で、吸着されたＶＯＣを脱離させることが可能となる。
以下に本発明の実施形態を示して、本発明の特徴を具体的に説明する。
図１は、一実施形態におけるＶＯＣ除去方法を実現するための装置の一例であるＶＯＣ除去装置１００の構成を模式的に示す斜視図である。ただし、一実施形態におけるＶＯＣ除去方法を実現するための構成が図１に示すＶＯＣ除去装置１００に限定されることはない。
ＶＯＣ除去装置１００は、ＶＯＣ吸着ロータ１０と、一対の電極２０ａ，２０ｂと、電圧印加装置３０とを備える。図１に示すように、ＶＯＣ除去装置１００は、第１の送風装置４１と、第２の送風装置４２と、第３の送風装置４３と、加熱装置４４とをさらに備えていてもよい。
図２は、ＶＯＣ吸着ロータ１０を、回転軸１１の延伸方向（以下では、回転軸方向と呼ぶこともある）に見たときの構成を模式的に示す平面図である。ただし、図２では、後述する電極２０ａも示している。ＶＯＣ吸着ロータ１０は、モータなどを駆動源として、回転軸１１を中心として回転可能に構成されている。ＶＯＣ吸着ロータ１０の直径は、例えば、５００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下であり、回転軸１１の延伸方向における寸法は、例えば、２００ｍｍ以上８００ｍｍ以下である。
ＶＯＣ吸着ロータ１０は、ＶＯＣを吸着するための吸着剤を担持したハニカム構造体１を備える。ハニカム構造体１は、ステンレスなどの金属からなる。ただし、ハニカム構造体１を構成する金属がステンレスに限定されることはない。なお、ＶＯＣ吸着ロータ１０は、全体が金属からなる構成とされていてもよいし、ハニカム構造体１以外の一部が金属以外の材料で構成されていてもよい。
ハニカム構造体１を構成する複数のセル２の形状は、任意の形状とすることができる。図２に示す例では、回転軸１１の延伸方向に見たときのセル２の形状は、三角形である。ただし、回転軸方向に見たときのセル２の形状は、六角形や矩形など、他の形状であってもよい。
ハニカム構造体１に担持されている吸着剤は、処理対象ガスに含まれるＶＯＣを吸着可能なものであればどのようなものでもよく、例えば、ゼオライト、活性炭、シリカなどを用いることができる。処理対象ガスは、例えば、工場などにおいて、洗浄、印刷、塗装、乾燥などの処理が行われることによって発生するＶＯＣを含むガスである。なお、除去対象であるＶＯＣの種類や、吸着剤の種類によって、本発明が限定されることはない。
ハニカム構造体１に、ＶＯＣを分解するための触媒を担持させるようにしてもよい。ＶＯＣを分解するための触媒として、例えば、白金、パラジウムなどを用いることができる。
図１および図２に示すように、ＶＯＣ吸着ロータ１０には、回転方向に沿って、吸着ゾーンＺ１、脱離ゾーンＺ２および冷却ゾーンＺ３が設けられている。回転方向における吸着ゾーンＺ１の範囲は、例えば、２３０°以上２７０°以下の範囲であり、脱離ゾーンＺ２の範囲は、例えば、３０°以上６０°以下の範囲であり、冷却ゾーンＺ３の範囲は、例えば、３０°以上６０°以下の範囲である。
吸着ゾーンＺ１は、処理対象ガスを通過させて、処理対象ガスに含まれるＶＯＣを吸着させるための領域である。本実施形態において、処理対象ガスの送風は、第１の送風装置４１によって行われる。
脱離ゾーンＺ２は、吸着ゾーンＺ１で吸着されたＶＯＣを脱離させるための領域である。本発明では、後述するように、ハニカム構造体１に電流を流すことによって、ハニカム構造体１を加熱した状態で、気体を通過させて、ＶＯＣを脱離させる。脱離ゾーンＺ２を通過させる気体は、加熱されていない気体でもよいが、ＶＯＣの脱離をより効果的に行うためには、加熱された気体を用いることが好ましい。ここでは、加熱された気体を脱離ゾーンＺ２に通過させるものとして説明する。すなわち、図１に示すＶＯＣ除去装置１００において、第２の送風装置４２によって送風される気体がヒータなどの加熱装置４４によって加熱されてから、脱離ゾーンＺ２に送られる。
冷却ゾーンＺ３は、脱離ゾーンＺ２で加熱されたハニカム構造体１を冷却するための領域である。本実施形態では、第３の送風装置４３によって、ハニカム構造体１を冷却するための気体が冷却ゾーンＺ３に送風される。
なお、吸着ゾーンＺ１を通過することによって、ＶＯＣが除去されたガスは、処理対象ガスの排出元に戻すようにしてもよい。また、冷却ゾーンＺ３を通過することによって温められた気体を、脱離ゾーンＺ２を通過させる気体として用いるようにしてもよい。
図２において、ＶＯＣ吸着ロータ１０が左回りに回転すると、吸着ゾーンＺ１に位置するセル２は、脱離ゾーンＺ２、冷却ゾーンＺ３へと順に移動した後、吸着ゾーンＺ１に戻る。冷却ゾーンＺ３でハニカム構造体１が冷却されることにより、吸着ゾーンＺ１で再びＶＯＣを吸着することが可能となる。
すなわち、ＶＯＣ吸着ロータ１０が回転することにより、処理対象ガスに含まれるＶＯＣの吸着と脱離が繰り返し行われる。なお、ハニカム構造体１に、ＶＯＣを分解するための触媒が担持されている場合には、脱離ゾーンＺ２において、ＶＯＣの分解反応が行われるが、ＶＯＣの分解によって、吸着されていたＶＯＣが脱離するととらえることができるため、ＶＯＣの分解は、ＶＯＣの脱離に含まれるものとする。ＶＯＣ吸着ロータ１０の回転速度は、例えば、８．４ｒｐｈ以上１１．０ｒｐｈ以下である。
本実施形態におけるＶＯＣ除去方法は、吸着ゾーンＺ１に処理対象ガスを通過させて処理対象ガスに含まれるＶＯＣを吸着させ、気体を脱離ゾーンＺ２に通過させることによって吸着ゾーンＺ１で吸着されたＶＯＣを脱離させ、脱離ゾーンＺ２で加熱されたハニカム構造体１を冷却ゾーンＺ３で冷却する工程を含み、脱離ゾーンＺ２において、金属からなるハニカム構造体１に電流を流すことによって、ハニカム構造体１を加熱する。ハニカム構造体１に電流を流すことによりジュール熱が発生するので、脱離ゾーンＺ２においてハニカム構造体１を直接加熱することができる。これにより、脱離ゾーンＺ２において、ＶＯＣを脱離させる際のエネルギー量を低減することができる。
すなわち、本実施形態におけるＶＯＣ除去方法は、加熱された気体を脱離ゾーンＺ２に通過させるだけで、ハニカム構造体１に吸着されたＶＯＣを脱離させる従来の方法と比べると、加熱効率が良く、高いエネルギー効率で、ＶＯＣ吸着ロータ１０に吸着されたＶＯＣを脱離させることが可能である。
また、ハニカム構造体１に電流を流すことによって、ハニカム構造体１を加熱するとともに、加熱された気体を脱離ゾーンＺ２に通過させる場合には、上述した従来の方法と比べると、例えば、脱離ゾーンＺ２を通過させる気体の加熱温度を低下させることが可能となる。
脱離ゾーンＺ２においてハニカム構造体１に電流を流すために、例えば、脱離ゾーンＺ２においてハニカム構造体１に電圧を印加するようにしてもよい。その場合、脱離ゾーンＺ２におけるハニカム構造体１に対して、ＶＯＣ吸着ロータ１０の回転軸１１の延伸方向の両外側から電圧を印加するようにしてもよい。以下では、図１に示す電圧印加装置１００において、脱離ゾーンＺ２におけるハニカム構造体１に対して、ＶＯＣ吸着ロータ１０の回転軸１１の延伸方向の両外側から電圧を印加する方法について説明する。
一対の電極２０ａ，２０ｂは、ＶＯＣ吸着ロータ１０に対して、ＶＯＣ吸着ロータ１０の回転軸１１の延伸方向の両外側に、ＶＯＣ吸着ロータ１０と接触する位置に配置されている。一対の電極２０ａ，２０ｂは、回転軸１１の延伸方向の対向する位置に配置されていることが好ましい。一対の電極２０ａ，２０ｂは、ＶＯＣ吸着ロータ１０に設けられている吸着ゾーンＺ１、脱離ゾーンＺ２、および、冷却ゾーンＺ３のうち、脱離ゾーンＺ２に配置されている。より詳しくは、一対の電極２０ａ，２０ｂは、図１および図２に示すように、脱離ゾーンＺ２のうち、吸着ゾーンＺ１に近い位置に配置されている。
一対の電極２０ａ，２０ｂは、例えば、黒鉛からなる。ただし、一対の電極２０ａ，２０ｂの材料が黒鉛に限定されることはなく、銅などの金属を用いてもよい。
本実施形態において、一対の電極２０ａ，２０ｂはそれぞれ、ＶＯＣ吸着ロータ１０の径方向に延伸する形状を有する。一対の電極２０ａ，２０ｂが径方向に延伸する形状を有することにより、後述する電圧印加装置３０によって一対の電極２０ａ，２０ｂに電圧が印加されたときに、ハニカム構造体１の径方向における広い領域を加熱することができる。また、図１および図２に示すように、一対の電極２０ａ，２０ｂが細長い形状であることにより、加熱された気体が脱離ゾーンＺ２を通過する際に、妨げとならない。
ただし、一対の電極２０ａ，２０ｂの形状が図１および図２に示すような形状に限定されることはない。例えば、一対の電極２０ａ，２０ｂは、ＶＯＣ吸着ロータ１０と接触する面が回転面であるローラ形状のものであってもよい。
上述したように、一対の電極２０ａ，２０ｂはそれぞれ、ＶＯＣ吸着ロータ１０と接触する位置に設けられている。したがって、ＶＯＣ吸着ロータ１０は、その回転時に、一対の電極２０ａ，２０ｂに対して擦りながら接触状態を維持して回転する。
電圧印加装置３０は、一対の電極２０ａ，２０ｂに電圧を印加することが可能である。電圧印加装置３０は、例えば、出力が２ｋＷ以上１０ｋＷ以下となるように、一対の電極２０ａ，２０ｂに電圧を印加する。電圧印加装置３０が一対の電極２０ａ，２０ｂに電圧を印加することにより、脱離ゾーンＺ２において、金属からなるハニカム構造体１に電流を流すことができ、ハニカム構造体１を直接加熱することができる。
上述したように、脱離ゾーンＺ２におけるハニカム構造体１に対して、ＶＯＣ吸着ロータ１０の回転軸１１の延伸方向の両外側から電圧を印加することによって、回転軸１１の延伸方向においてハニカム構造体１を効率良く加熱することができる。また、ＶＯＣ吸着ロータ１０に対して、回転軸１１の延伸方向の両外側に、ＶＯＣ吸着ロータ１０と接触する位置に配置された一対の電極２０ａ，２０ｂに対して電圧を印加することにより、ＶＯＣ吸着ロータ１０の回転軸１１の延伸方向の両外側から容易に電圧を印加することができる。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。例えば、脱離ゾーンＺ２において、金属からなるハニカム構造体１に電流を流す方法の一例として、ハニカム構造体１に電圧を印加する例を挙げたが、別の方法によって、電流を流すようにしてもよい。
上述した実施形態では、脱離ゾーンＺ２におけるハニカム構造体１に対して、ＶＯＣ吸着ロータ１０の回転軸１１の延伸方向の両外側から電圧を印加する例を挙げて説明したが、脱離ゾーンＺ２におけるハニカム構造体１の別の位置に電圧を印加してもよい。
上述した実施形態では、ハニカム構造体１を冷却するための気体を冷却ゾーンＺ３に通過させることによって、冷却ゾーンＺ３におけるハニカム構造体１を冷却させるものとして説明したが、別の方法によって、冷却ゾーンＺ３におけるハニカム構造体１を冷却させるようにしてもよい。
上述したＶＯＣ除去装置１００では、脱離ゾーンＺ２に配置される一対の電極２０ａ，２０ｂは、１組であるものとして説明したが、複数組配置し、複数組の電極に電圧を印加するようにしてもよい。その場合、脱離ゾーンＺ２におけるハニカム構造体１の広い範囲を一度に加熱することが可能となる。
１ ハニカム構造体
２ セル
１０ ＶＯＣ吸着ロータ
１１ 回転軸
２０ａ，２０ｂ 一対の電極
３０ 電圧印加装置
４１ 第１の送風装置
４２ 第２の送風装置
４３ 第３の送風装置
４４ 加熱装置
１００ ＶＯＣ除去装置
Ｚ１ 吸着ゾーン
Ｚ２ 脱離ゾーン
Ｚ３ 冷却ゾーン
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Claims (4)
- ＶＯＣを吸着するための吸着剤を担持したハニカム構造体を備え、回転方向に沿って吸着ゾーン、脱離ゾーンおよび冷却ゾーンが設けられたＶＯＣ吸着ロータを用いたＶＯＣ除去方法であって、
前記ＶＯＣ吸着ロータの前記吸着ゾーンに処理対象ガスを通過させて前記処理対象ガスに含まれるＶＯＣを吸着させ、気体を前記脱離ゾーンに通過させることによって前記吸着ゾーンで吸着されたＶＯＣを脱離させ、前記脱離ゾーンで加熱された前記ハニカム構造体を前記冷却ゾーンで冷却し、
前記脱離ゾーンにおいて、金属からなる前記ハニカム構造体に電流を流すことによって前記ハニカム構造体を加熱することを特徴とするＶＯＣ除去方法。 - 前記脱離ゾーンにおいて、前記ハニカム構造体に電圧を印加することによって、前記ハニカム構造体に電流を流すことを特徴とする請求項１に記載のＶＯＣ除去方法。
- 前記脱離ゾーンにおける前記ハニカム構造体に対して、前記ＶＯＣ吸着ロータの回転軸の延伸方向の両外側から電圧を印加することを特徴とする請求項２に記載のＶＯＣ除去方法。
- 前記ＶＯＣ吸着ロータに対して、前記ＶＯＣ吸着ロータの回転軸の延伸方向の両外側に、前記ＶＯＣ吸着ロータと接触する位置に配置された一対の電極に対して電圧を印加することを特徴とする請求項３に記載のＶＯＣ除去方法。
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