JP6420115B2 - 気体処理装置及び気体処理装置の機能再生方法 - Google Patents

Description

本発明は、気体処理装置及び気体処理装置の機能再生方法に関する。

ハニカム型の揮発性有機化合物（ＶＯＣ：Volatile Organic Compounds）濃縮ロータを用いた吸着装置がある。このような吸着装置は、ロータに処理対象の気体を通過させてＶＯＣの吸着処理を行うと共に、ロータの機能を再生させるための処理を行うことがある。

また、特許文献１には、排ガス流路にオゾンガス供給部とフィルタとを備える排ガス処理装置が提案されている。この排ガス処理装置は、オゾンガス供給部より供給されたオゾンガスを分解して活性種を発生させ、当該活性種を用いて吸着部（フィルタ）に吸着された有機物の分解処理を行うとしている。また、フィルタ基材である多孔質材料にオゾン分解触媒を担持させる旨の記載もある。

特許文献２には、高温（典型的に、６００°Ｆから１０００°Ｆ（約３１６℃から５３８℃））の気流が再生区画に導入されるロータ式濃縮器システムが提案されている。特許文献３には、第１脱着ゾーンへ１４０℃の脱着空気が流れており、第２脱着ゾーンへ２２０℃の脱着空気が流れる有機溶剤蒸気処理装置が提案されている。

特開２０１４−１１７６４８号公報 特表２０１０−５３８８２６号公報 特開２０００−１８９７５０号公報

ハニカム型のＶＯＣ濃縮ロータを用いた吸着装置がある。このような吸着装置のロータには、例えば、ＶＯＣの吸着を行う吸着ゾーン、吸着ゾーンの機能を再生させる再生ゾーン（脱着ゾーン）等、機能の異なるゾーンが複数設けられている。再生ゾーンにおいては、例えばヒータで１４０℃程度に加熱した空気を通過させることにより、ロータが吸着したＶＯＣを脱着させ、ロータのＶＯＣ吸着機能を再生させる。

ところで、処理対象の気体（「被処理気体」とも呼ぶ）には、例えば高沸点の有機物のような、ＶＯＣ以外の不純物も含まれることがある。特に沸点が２００℃以上の有機物（「高沸点有機物」とも呼ぶ）は、上述した１４０℃程度の再生処理で脱着させるのは難しい。このような高沸点有機物がロータに蓄積されると、ロータのＶＯＣ吸着・脱着機能が低下するという問題がある。

また、吸着装置にはロータの処理ゾーンや再生ゾーン等に気体を通過させるための流路が設けられており、ロータと周囲のチャンバ部分との境界には、流路の外周から気体が流出することを抑制するためのパッキンやシール材が備えられている。例えば上述した高沸点有機物を脱着させられる程度まで再生ゾーンの温度を上昇させるとすると、パッキンやシール材の劣化が早まるという問題が発生する。

また、活性種と反応させて高沸点有機物を分解するために、オゾン分解触媒を用いてオゾンガスを分解させる場合、仮にオゾン分解触媒をロータに担持させるとすると、ロータ
本来のＶＯＣ吸着・脱着機能が低下するという問題が発生する。

本発明は、このような問題に鑑み、ロータ本来の機能の低下を避けつつ、ロータの機能を再生させるための技術を提供することを課題とする。

本発明の一側面に係る気体処理装置は、第１の通気路の一部を構成し、通過する気体に含まれる物質を吸着する第１通気ゾーンと、第２の通気路の一部を構成し、第１通気ゾーンの機能を再生させる第２通気ゾーンとを形成し、第１の通気路及び第２の通気路に跨って配置される回転自在なロータと、熱分解して酸化力のある活性種を生成する所定の気体を、第２の通気路に供給する供給部と、第２の通気路のうち第２通気ゾーンの上流側に設けられ、所定の気体を加熱して活性種を生成する加熱部とを備える。そして、第２通気ゾーンにおいて、ロータに吸着されている物質を活性種によって分解する。

このようにすれば、ロータに吸着されている物質（特に、高沸点の有機物）を分解処理することができる。また、加熱により活性種の生成を促進することができ、例えばロータを触媒等で被覆する必要がなくなるため、ロータ本来の吸着機能を低下させることはない。したがって、ロータ本来の機能の低下を避けつつ、ロータの機能を再生させるための技術を提供することができる。

本発明の他の側面に係る気体処理装置は、第１の通気路の一部を構成し、通過する気体に含まれる物質を吸着する第１通気ゾーンと、第２の通気路の一部を構成し、第１通気ゾーンの機能を再生させる第２通気ゾーンと、第３の通気路の一部を構成し、第１通気ゾーンの機能を再生させる第３通気ゾーンとを形成し、第１の通気路、第２の通気路及び第３の通気路に跨って配置される回転自在なロータと、第２の通気路に、熱分解して酸化力のある活性種を生成する所定の気体を供給する供給部と、第３の通気路のうち第３通気ゾーンの上流側に設けられ、第３通気ゾーンへ流れる気体を加熱する加熱部とを備える。そして、ロータのうち、加熱された気体の通過により昇温した第３通気ゾーンに相当する部分は、当該ロータの回転により第２通気ゾーンに相当する位置に移動し、第２通気ゾーンにおいて、所定の気体が加熱されて活性種が生成されると共に、ロータに吸着されている物質を活性種によって分解する。

このような構成であっても、ロータに吸着されている物質を分解処理することができる。また、加熱により活性種の生成を促進することができ、例えばロータを触媒等で被覆する必要がなくなるため、ロータ本来の吸着機能を低下させることはない。したがって、ロータ本来の機能の低下を避けつつ、ロータの機能を再生させるための技術を提供することができる。なお、第１の通気ゾーン、第２の通気ゾーン、第３の通気ゾーンは、それぞれ後述する実施形態３の吸着ゾーン２１、第２の脱着ゾーン２２２、第１の脱着ゾーン２２１に相当する。

また、所定の気体はオゾンであってもよい。オゾンにより、ロータに吸着されている物質を直接分解したり、オゾン分解物によって分解したりすることができる。また、加熱によりオゾンによる直接分解反応を促進したり、オゾン分解物の生成を促進することができる。

また、所定の気体は、８０乃至２００℃に加熱されるようにしてもよい。上述した通り、加熱することによりオゾンによる直接分解反応を促進したり、オゾン分解物の生成を促進することができる。また、温度の上限をこの程度にすることで、気体処理装置の構成部材の劣化を避けることができる。

また、所定の気体を含む、第２通気路を流れる気体の成分は、窒素濃度を９０％以上としてもよい。このような範囲であれば、安全性のため、有機物の気中濃度上昇により酸素と反応し易くなるのを避けることができる。

また、ロータの第１通気ゾーンが、通過する気体に含まれる物質を吸着する第１の運転形態と、供給部が、所定の気体を第２の通気路に供給すると共に、加熱部が、所定の気体を加熱して活性種を生成させ、第２通気ゾーンにおいて、ロータに吸着されている物質を活性種によって分解する第２の運転形態とを切り替える制御部をさらに有するようにしてもよい。このようにすれば、第２の運転形態において、オゾンを高沸点有機物の分解に効率よく用いることができ、流体処理装置がシール材やパッキンを有する場合にはこれらをオゾンによる劣化から保護することができる。

また、供給部は、１ｇ／ｈ乃至１０００ｇ／ｈのオゾンを供給するようにしてもよい。実用的なサイズのロータにおいては、このような範囲のオゾン量が好適といえる。

また、気体の流量を制御する流量調整部をさらに有し、流量調整部は、第２通気ゾーンを通過する気体の面風速を０．３ｍ／ｓ以上にしてもよい。このようにすれば、ロータの再生にムラが生じるのを避けることができる。

また、所定の気体は過酸化水素又は過酢酸であってもよい。このような気体の場合も、ＯＨラジカルやＯラジカルを生成し、ロータに吸着されている物質を分解することができる。

また、第２通気ゾーンの下流側に設けられ、オゾン濃度を測定する濃度測定部をさらに備え、濃度測定部が測定したオゾン濃度に基づいて第１通気ゾーンの機能が再生したか判断するようにしてもよい。ロータに吸着されている物質が減少すると、消費されないＯラジカルの一部は酸素分子と反応して再びオゾンに戻る。また、オゾンの直接消費も減るため、オゾン濃度は高くなる。したがって、オゾン濃度の上昇によりロータに吸着されている物質の減少がわかるため、第１通気ゾーンの機能が再生したか判断することができる。このような判断により、適切に処理を完了することができる。

なお、上記課題を解決するための手段の内容は、本発明の課題や技術的思想を逸脱しない範囲で可能な限り組み合わせることができる。また、課題を解決するための手段の内容は、気体処理装置における機能再生方法として提供するようにしてもよい。

本発明によれば、ロータ本来の機能の低下を避けつつ、ロータの機能を再生させるための技術を提供することができる。

図１は、ロータカセットを示す模式的な斜視図である。 図２は、ロータカセットを示す模式的な正面図である。 図３は、第１実施形態に係る、通常運転時の動作を示す気体処理装置のシステム構成図である。 図４は、第１実施形態に係る、高沸点有機物の分解処理時の動作を示す気体処理装置のシステム構成図である。 図５は、第２実施形態に係る、高沸点有機物の分解処理時の動作を示す気体処理装置のシステム構成図である。 図６は、第３実施形態に係るロータカセットを示す模式的な正面図である。 図７は、第３実施形態に係る通常運転時の動作を示す気体処理装置のシステム構成図である。 図８は、第３実施形態に係る、高沸点有機物の分解処理時の動作を示す気体処理装置のシステム構成図である。

次に、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。以下に説明する実施形態は例示にすぎず、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る吸着装置（「気体処理装置」とも呼ぶ）が備えるロータカセットの概要を示す模式的な斜視図である。気体処理装置は、例えば、揮発性有機化合物（ＶＯＣ：Volatile Organic Compounds）を含む気体からＶＯＣを除去することを目的とした装置である。図１に示すロータカセット１は、気体処理装置に用いられるモジュールであり、ハニカム型のＶＯＣ濃縮ロータ（単に「ロータ」とも呼ぶ）２を備えている。

ロータ２は、所定の吸着材を含有し、又は所定の吸着材で被覆されており、ＶＯＣを吸着する。また、ロータ２は、ベルトやチェーン等の動力伝達機構（図示せず）で接続されたギアモータ等の駆動源（図示せず）によって回転自在になっている。また、ロータカセット１には、破線で示す通気方向に例えばダクト（図示せず）が接続される。そして、ロータカセット１内の、ロータ２とダクトとの間のチャンバが壁状の部材で仕切られ、ロータカセット１及びロータ２内には、回転軸とほぼ平行に通気路が形成されている。なお、図１では、細線によって壁状の部材を示す。後述する通り、ロータ２は、ＶＯＣの吸着（すなわち、ＶＯＣの除去処理）と、ＶＯＣの脱着（すなわち、吸着材の再生処理）を繰り返して使用される。

気体処理装置で処理される気体は、例えば工業用洗浄、印刷、接着等の分野の処理において、溶剤を乾燥させる工程で生じる排気や、除湿の対象となる空気等である。ここで、上述の排気や空気は、いわゆる高沸点有機物を含むものである。高沸点有機物とは、沸点がおおむね２００℃以上の高分子有機物の総称をいうものとする。このような高沸点有機物は、例えば溶剤を乾燥させる工程で、ＶＯＣと共に気中に放出される。高沸点有機物は、通常、ＶＯＣ除去の前処理において活性炭などを用いて除去される。しかしながら、高沸点有機物の一部は、ＶＯＣ除去を行うロータカセット１まで達し、ロータ２に吸着されてしまう。

一方、気体処理装置が処理するＶＯＣは、例えば酢酸エチル、トルエン、キシレン等、沸点がおおむね１５０℃以下の有機化合物である。そして、ロータ２の再生処理では、例えば１４０℃程度に加熱した気体をロータ２に通過させる。しかしながら、このような再生処理では高沸点有機物は完全には除去できず、一部の高沸点有機物はロータ２に蓄積される。そして、高沸点有機物の蓄積は、ロータの寿命に大きく影響している。具体的には、ロータ２に高沸点有機物が付着すると、ロータ２が有する細孔が閉塞させられ、ロータ２のＶＯＣ吸着機能及び脱着機能（「ＶＯＣ除去性能」とも呼ぶ）が低下し、ロータ２の寿命を縮めることになる。すなわち、設計された所定のＶＯＣ除去性能を発揮できなくなるとロータ２は寿命を迎えたと判断され、交換が必要になる。交換の間隔は、被処理気体に含まれる高沸点有機物の質や量、前処理での高沸点有機物除去量等の条件によって変わるが、一般的に数年から１０年未満程度である。交換には、ロータ２自体のコストの他、交換作業を完了するまで設備を停止させることによるコストも発生するため、ロータ２の寿命は当然に長い方が望ましい。そこで、本実施形態では、ロータ２の再生のため、ＶＯＣの脱着だけでなく高沸点有機物の分解を行う。なお、高沸点有機物の分解は、気体処理装置がＶＯＣ除去（便宜上、「通常運転」又は「第１の運転形態」とも呼ぶ）を停止している間に行うようにしてもよい。すなわち、通常運転時と高沸点有機物の分解処理（便宜
上、「第２の運転形態」とも呼ぶ）時とではロータ２を流れる気体やその流路を切り替える。通常運転と並行してオゾンを添加する場合、オゾンがＶＯＣの分解にも消費されてしまうところ、通常運転を停止している間に再生処理を行えば、オゾンを高沸点有機物の分解に効率よく用いることができる。また、シール材やパッキンをオゾンによる劣化から保護するという観点でも、通常運転を停止している間に再生処理を行うことが好ましい。ただし、ＶＯＣの処理と並行して再生処理を行うようにしてもよい。

図２は、ロータカセット１の正面図である。なお、ここでいう正面図とは、ロータ２を、その通気方向（回転軸方向）の一方から見たときの図面をいうものとする。ロータ２は、全体の正面視形状がほぼ円形であり、正面視形状が扇型の複数の通気ゾーンに分けられている。具体的には、第１実施形態に係るロータ２は、吸着ゾーン２１と、脱着ゾーン２２と、冷却ゾーン２３とを有する。吸着ゾーン２１は本発明の第１通気ゾーンであり、通常運転時において、吸着ゾーン２１では、ロータ２にＶＯＣの吸着が行われる。脱着ゾーン２２は、本発明の第２通気ゾーンであり、脱着ゾーン２２では、ロータ２からＶＯＣが加熱脱着され、後述する冷却凝縮によりＶＯＣ溶液を生成して、ＶＯＣが回収される。また、冷却ゾーン２３では、脱着ゾーン２２で加熱されたロータ２が冷却される。なお、正面視における各通気ゾーンの断面積形状は一例であり、図２に示す比率には限定されない。

複数の通気ゾーンは、上述の通りロータ２と図示していないダクトとの間のチャンバが壁状の部材で仕切られ、ロータ２を通過する複数の通気路が形成されることにより、ロータ２内に形成される。換言すれば、ロータ２は複数の通気路に跨って配置される。なお、各通気路を流れる気体の混合を抑制するため、上述の壁状の部材には、ロータ２の表面に近接するその端部に、例えばフッ素ゴム等で形成されたゾーン間シール材（図示せず）が設けられる。同様に、通気路を流れる気体と外気との混合を抑制するため、上述の壁状の部材の端部には、例えばロータ２の外周に沿って外周シール材（図示せず）が設けられる。

図１において破線の矢印は通気路を示している。吸着ゾーン２１、脱着ゾーン２２、冷却ゾーン２３を通過する通気路を、それぞれ吸着通気路３１、脱着通気路３２、冷却通気路３３と呼ぶものとする。各通気路は、ロータカセット１の周囲にそれぞれダクト等で接続され、ファン等の流量調整手段によってその内部に気体が流される。なお、図１の例では、ロータ２の各通気ゾーンを通過する気体の方向が同一になっているが、一部を逆方向としてもよい。

また、図２に矢印を示すように、ロータ２が正面から見て右回りに回転すると、ロータ２のうち吸着ゾーン２１に含まれていたある部分は、脱着ゾーン２２を構成する位置に移動する。ロータ２がさらに回転すると、当該部分は冷却ゾーン２３を構成する位置に移動し、その後、吸着ゾーン２１を構成する位置に戻る。ロータ２が回転することにより、通気ゾーンごとにＶＯＣの吸着とＶＯＣの脱着とを繰り返す。通常運転時におけるロータ２の回転速度は、０．１回／ｈ乃至２０回／ｈ程度である。なお、一般的なＶＯＣ処理におけるロータの回転速度は８乃至２０回／ｈ程度である。

＜通常運転＞
図３は、通常運転時の動作を示す気体処理装置のシステム構成図である。気体処理装置は、ロータ２の吸着ゾーン２１を通過する吸着通気路３１と、脱着ゾーン２２を通過する脱着通気路３２及び冷却ゾーン２３を通過する冷却通気路３３とが、異なる２つの系統を形成している。便宜上、吸着通気路３１側の系統を吸着系と呼び、脱着通気路３２及び冷却通気路３３側の系統を脱着系とも呼ぶ。

吸着通気路３１は、本発明の第１通気路の一例であり、通常運転時において気体処理装置が処理する気体が流れる通気路である。すなわち、吸着通気路３１の上流側からは処理対象の気体が導入され、吸着ゾーン２１を通過した処理後の気体が下流側に排出される。気体処理装置が処理する気体とは、例えば浄化に供される汚染空気であり、ＶＯＣだけでなく微量の高沸点有機物も含む。なお、図３において吸着通気路３１の両端の先は図示を省略している。

脱着通気路３２は、本発明の第２通気路の一例であり、通常運転時においてロータ２の機能を再生させるための気体が流れる通気路である。例えば脱着ゾーン２２の手前に蒸気等による過熱手段が設けられ、脱着通気路３２を流れる気体が１４０℃程度まで加熱される。

冷却通気路３３は、通常運転時において、脱着ゾーン２２で加熱されたロータ２を冷却するための気体が流れる通気路である。ロータ２のうち冷却ゾーン２３となって冷却された部分は、その後ロータ２が回転すると吸着ゾーン２１として機能するようになる。なお、冷却通気路３３及び冷却ゾーン２３は設けないようにしてもよい。

脱着通気路３２には、脱着ゾーン２２の上流側に加熱部４が設けられ、加熱部４を通過する気体の温度は例えば１４０℃程度まで上昇する。そして、加熱した気体により、脱着ゾーン２２ではＶＯＣが脱着され、脱着系の気中ＶＯＣ濃度が上昇する。一方、脱着ゾーン２２の下流側には、脱着させたＶＯＣを回収するための冷却凝縮を行う凝縮器５１が設けられ、凝縮器５１の上流側と下流側とにそれぞれ設けられた熱交換器５２と熱交換器５３とが熱交換を行う。具体的には、凝縮器５１は、冷媒が通過する冷却コイルを有する。また、熱交換器５２と熱交換器５３との間には水等が流れ、熱回収される。このように、脱着ゾーン２２の下流側では冷却凝縮を行ってＶＯＣ溶液を生成し、系外にＶＯＣを回収する。また、熱交換器５３の他方は、冷却通気路３３のうちロータ２の冷却ゾーン２３の上流側に接続されている。そして、冷却ゾーン２３の下流側は、上述した加熱部４に接続されている。

また、脱着系には、気体を供給するための給気路３４を介して、窒素ガス生成装置等の窒素供給部６が接続されており、窒素供給部６から窒素ガスが供給される。なお、気体処理装置には、オゾン給気路３５を介してオゾンガス生成装置等のオゾン供給部７が接続されているが、通常運転時はオゾンガスの供給を停止する。また、脱着系には、気体の一部を排気する排気路３６も接続されている。排気路３６には、所定の範囲で開度を制御可能な制御弁（図示せず）が設けられ、排気量を調節可能となっている。なお、通常運転時に排気路３６は閉じられている。この閉ループ系では対外部及び吸着側に対し正圧制御しており、ロータの隙間等からリークした分、窒素ガスを供給している。また、排気路３６には、オゾン濃度を測定する濃度計等である濃度測定部８が設けられている。なお、脱着系において給気路３４、オゾン給気路３５、排気路３６が接続される位置は一例であり、図３の例には限定されない。

また、各通気路には、例えばファンのような流量調整手段９が設けられ、通気路内の気体を所定の方向に流す。流量調整手段９は、ＯＮ、ＯＦＦだけでなく出力の大きさをインバータ制御可能となっている。なお、各通気路には、温度計等、図示していない温度測定手段を設けるようにしてもよい。また、温度測定手段や濃度計８、流量調整手段９等を、図示していない制御部と電気的に接続し、当該制御部が気体処理装置の動作を制御するようにしてもよい。

＜高沸点有機物の分解処理＞
図４は、高沸点有機物の分解処理時の動作を示す気体処理装置のシステム構成図である
。高沸点有機物の分解処理は、例えばパッキンやシール材等、ロータカセット１を構成する消耗品の交換時、又は夜間や休日等、気体処理装置によって処理すべき被処理気体が発生しないタイミングに実施されるものとする。なお、消耗品の交換は、例えば１年乃至３年間隔で行われる。

高沸点有機物の分解処理は上述のようなタイミングで行われるため、図４において吸着系（例えば吸着通気路３１）の気体の流れは停止している。一方、脱着系は、脱着ゾーン２２の下流側と脱着ゾーン２２の上流側に設けられた加熱部４とが接続されて、内部を気体が流れると共に、脱着ゾーン２２の下流側と脱着ゾーン２２の上流側に設けられた加熱部４との間に接続された給気路３４及び窒素供給部６、並びに排気路３６が稼働している。すなわち、ロータ２の内部には、脱着ゾーン２２のみに気体が流れる。以下、具体的に実施例の値を示しつつ、高沸点有機物の分解処理時の動作を説明する。

ロータ２の回転は、連続回転でもよいし、断続的な回転でもよい。連続回転の場合、通常運転時と同様の速度でもよいが、ロータ２の汚染の程度によって回転速度を変えることが望ましい。例えば、高沸点有機物の蓄積量が比較的多く、ロータ２のＶＯＣ吸着性能が大きく低下しているようなときは、０．１回／ｈ乃至１回／ｈ程度の低速回転とした方が効果的である。消耗品の交換ごとの実施のように、比較的長い間隔を空けて処理を行う場合は、低速回転の方が好ましいといえる。一方、断続的な回転の場合は、高沸点有機物の分解処理を数十分乃至２時間程度行ってはロータ２を回転させるという処理を繰り返す。回転の大きさは、例えば正面視形状が扇型である脱着ゾーン２２の中心角等、所定の角度を単位とする。

また、高沸点有機物の分解処理時において、加熱部４は、通常運転時と同様に１４０℃程度まで気体の温度を上昇させる。なお、設定温度が高いほど再生性能は向上するため、脱着系を構成する部材の耐熱性能に応じて設定温度を高くしてもよい。

気体を循環させる風速は、任意の値を採用することができるが、例えばロータ通過面風速を１．０ｍ／ｓとする。風速が小さいと温度分布やガスの濃度分布に偏りが生じ易くなり、高沸点有機物の分解・脱着にもばらつきが発生する。これを避けるためには、０．３ｍ／ｓ以上の風速とすることが好ましい。

窒素供給部６は、通常運転時と同様に窒素ガスを供給する。また、オゾン供給部７は、オゾン給気路３５を介して連続的に又は断続的にオゾンガスを供給する。なお、オゾンを含む窒素ガスの供給量と、排気量とはほぼ同じになっている。例えば２６００ｍｍ径のロータにおいて、脱着ゾーンの通風有効面積が１．５ｍ^２の場合に、オゾンを含む窒素ガスの給気量を５４ｍ^３／ｈ（＝１．５ｍ^２×０．０１ｍ／ｓ×３６００ｓ／ｈ）とした。なお、排気量も同様である。また、オゾン供給量は、１００ｇ／ｈとした。このとき、オゾン濃度は、１．９ｇ／ｍ^３（＝１００ｇ÷５４ｍ^３）である。

また、高沸点有機物の分解処理を実施する時間は、例えばロータの汚染の程度によって決定する。本実施例では、最初、オゾンの供給を行わずに窒素ガスを循環させつつ昇温させ、脱着系の温度が１４０℃に達した時点でオゾンの供給を開始する。また、排気路３６に設けられた濃度計８によって排気中のオゾン濃度を測定し、オゾン濃度に応じて処理を変更するようにしてもよい。例えば、排気中のオゾン濃度が０．１ｐｐｍを超過する場合、０．１ｐｐｍ以下になるまでオゾン供給部７が供給するオゾンの量を削減してもよい。また、オゾンの量だけでなく、キャリアガスである窒素ガスの量も削減すれば、ランニングコストを低下させることができる。また、オゾン濃度が０．１ｐｐｍ以下で安定した後、処理を継続し、さらにオゾン濃度に増加傾向が見られたときは、ロータ２に蓄積されている高沸点有機物の量が減少した結果と判断できるため、高沸点有機物の分解処理を終了
する。

終了手順は、例えばまずオゾンの供給を停止し、排気中のオゾン濃度が０．１ｐｐｍ以下に下がれば、加熱部４の動作を停止する。その後、脱着系内の気体温度が４０℃以下に下がれば流量調整手段９の送風を停止して、高沸点有機物の分解処理が終了する。なお、消耗品の交換時に行う処理の場合は、パッキンやシール材といった消耗品の交換を行い、作業が完了する。

なお、上述した処理終了の判定は、次のような原理に基づく。すなわち、オゾンは高温になるほど短時間で分解される。そして、分解された活性なＯラジカルは、高沸点有機物との分解反応に消費される。しかし、分解が進み、高沸点有機物量が少なくなると、Ｏラジカルは速やかに消費されず、一部は酸素分子と反応して再びオゾンに戻る。また、一部のオゾン自体も高沸点有機物との直接反応で消費されるが、高沸点有機物量が減少すればオゾンの直接消費も減るため、オゾン濃度は高くなる。以上のように、排気オゾン濃度の上昇により高沸点有機物の減少がわかるため、分解処理の完了を決定することができる。

＜作用・効果＞
図４に示した高沸点有機物の分解処理では、オゾンが高沸点有機物を直接分解したり、オゾンの分解によって生じる、酸化分解能力の高いオゾン分解生成物（Ｏラジカル等の活性種）が高沸点有機物を分解する。ここで、オゾン自体やオゾン分解生成物は、酸化力が強く有機物をより低分子かつ低沸点の有機物や、さらには二酸化炭素と水まで分解可能である。また、副次的な効果として、オゾンを分解させることで、処理排気の排オゾン処理が不要となる。

気体オゾンの分解速度は、温度の上昇、湿度の上昇又は気体の流速の上昇に伴い速くなる。また、所定の触媒を用いてオゾンの分解速度を上昇させることもできる。図４の例では、加熱部４がオゾンを含む気体の温度を上昇させることにより、オゾンの分解を促進させ、オゾンよりも酸化分解能力の高いオゾン分解生成物を生成している。

本実施形態によれば、オゾン分解物の生成を促進する効果、及びオゾン分解物又は未分解のオゾンと高沸点有機物との反応を促進する効果といった２つの効果が得られ、効率よく高沸点有機物を除去することができるようになる。また、本実施形態では、例えばロータ２をオゾン分解触媒で被覆等する必要がないため、ロータ２本来のＶＯＣ吸着機能を低下させることもない。すなわち、ロータ本来の機能の低下を避けつつ、ロータの機能を再生させるための技術を提供することができるようになる。ロータ寿命に影響する高沸点有機物の蓄積を抑制できるため、ロータ寿命の延長が達成できる。

なお、発熱反応であるオゾンの自己分解や高沸点有機物の分解による異常昇温の防止という観点から、オゾン供給濃度の上限を定めてもよい。また、高沸点有機物の処理時間を短縮するという観点から、オゾン供給濃度の下限を定めてもよい。具体的には、ＶＯＣ処理が停止される夜間や休日など生産設備の停止のタイミングで高沸点有機物の分解処理を実施する場合、供給される給気量（図４：Ｑ１）におけるオゾン濃度が１００ｐｐｍ乃至１％程度で、オゾン量（すなわち、濃度×風量）が１ｇ／ｈ乃至１００ｇ／ｈであることが好ましい。また、シール材やパッキンなど消耗品の交換のタイミングで高沸点有機物の分解処理を実施する場合、給気量におけるオゾン濃度が１００ｐｐｍ乃至１％程度で、オゾン量が１０ｇ／ｈ乃至１０００ｇ／ｈであることが好ましい。このオゾン濃度及びオゾン量は、少なくとも、実用的なロータサイズである７００ｍｍφ乃至３０００ｍｍφの範囲において好ましいものである。

＜その他の変形＞
図４の例では、窒素供給部６を設けているが、処理雰囲気のガスはオゾンを所定量含むものであれば、窒素ガスには限定されない。すなわち、高沸点有機物の分解処理において供給される気体は、空気でも、窒素ガスでもよく、また窒素ガスの排気を取り入れるようにしてもよい。ここで、有機物の気中濃度上昇により酸素と反応し易くなるのを避けるという観点では不活性ガスの方が好ましく。例えば窒素濃度が９０％以上のガスが好ましい。なお、図４に示すように、通常運転時に窒素ガスを供給する窒素供給部６を高沸点有機物の分解処理時にもそのまま使用すれば、別途気体供給部を設ける必要がないため利便である。

また、高沸点有機物の酸化分解を促進するためのガスは、オゾンに限定されない。例えば、過酸化水素や過酢酸等も適用できる。すなわち、熱分解して酸化力のある活性種を生成する気体を適用できる。なお、過酸化水素や過酢酸は沸点が高く、オゾンの場合と比較すると高濃度での供給は難しい。しかし、これらのガスは溶液を加熱することにより生成できるため、低コストでガスの供給部が製造できるという利点がある。

また、パッキンやシール材といったロータカセット１の部材は、耐オゾン性の高い（すなわち、酸化しにくい）材料を用いることが好ましい。例えば、高濃度オゾンに対しては、例えばポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素系樹脂が好ましい。また、低濃度オゾンに対しては、フッ素系樹脂の他、フッ素ゴム、シリコンゴム、塩ビ（ポリ塩化ビニル）ゴム、エチレンプロピレンゴム等も好適である。

＜第２実施形態＞
図５は、第２実施形態に係る、高沸点有機物の分解処理時の動作を示す気体処理装置のシステム構成図である。なお、第１実施形態と共通する構成要素については対応する符号を付し、以下では差異を中心に説明する。

図５の気体処理装置は、加熱部４を２つ備えている点が第１実施形態とは異なる。一方の加熱部４１は、通常運転時において、第１実施形態と同様に気体の温度を１４０℃程度まで蒸気加熱により上昇させる。他方の加熱部４２は、高沸点有機物の分解処理時において稼働する電気ヒータ等の補助加熱器であり、脱着系を通過する気体の温度を例えば１８０℃程度まで上昇させる。

なお、ロータカセット１の構成部材の耐熱性能という観点からは、２００℃程度まで気体の温度を上昇させてもよい。脱着系の気体の温度を上昇させる場合、脱着ゾーン２２において高沸点有機物の蓄積量は軽減される。しかしながら、気体の温度が上昇することでパッキンやシール材の劣化を早めたり、加熱によって消費するエネルギーが増大するといったデメリットがある。このようなデメリットを考慮すると、加熱部４２が上昇させる気体の温度上限は、１６０℃程度が好ましい。一方、低温にするとロータの再生能力が低下するため、ＶＯＣの吸着量も低下する。ロータの回転数を増加させることにより吸着量を増加させることもできるが、この場合は回転速度の上昇に伴い昇温及び冷却をより急速に実現しなければならず、運転コストは増加する。低温側において運転コストが上昇に転じる温度（変曲点）は、気体処理装置の構成によっても変わるが、８０℃程度である。以上より、加熱部４２が上昇させる脱着系の気体の温度は、おおむね８０℃以上が好ましく、１００℃以上がより好ましい。なお、８０℃乃至１６０℃は、通常のＶＯＣロータ再生処理でも採用し得る温度範囲である。本発明は、高沸点有機物の直接的な脱着ではなく、高沸点有機物のオゾンによる分解を目的とするため、このような温度範囲が好適になる。

第２実施形態に示す態様によっても、オゾン分解物の生成を促進する効果、及びオゾン分解物又は未分解のオゾンと高沸点有機物との反応を促進する効果といった２つの効果が得られ、効率よく高沸点有機物を除去することができるようになる。すなわち、ロータ本
来の機能の低下を避けつつ、ロータの機能を再生させるための技術を提供することができるようになる。

＜第３実施形態＞
図６は、第３実施形態に係るロータカセットの模式的な正面図である。図７は、第３実施形態に係る通常運転時の動作を示す気体処理装置のシステム構成図である。図８は、第３実施形態に係る、高沸点有機物の分解処理時の動作を示す気体処理装置のシステム構成図である。なお、第１実施形態と共通する構成要素については対応する符号を付し、以下では差異を中心に説明する。

第３実施形態の気体処理装置に係るロータ２は、２つの脱着ゾーンを備えている。図６に示すように、ロータ２が有する通気ゾーンは、回転方向に沿って、吸着ゾーン２１、第１の脱着ゾーン２２１、第２の脱着ゾーン２２２、冷却ゾーン２３の順に設けられている。また、図７に示すように、通常運転時においては吸着系及び脱着系の２つの系統が形成される。吸着系は、吸着ゾーン２１を通過する流路であり、第１実施形態及び第２実施形態と同様の構成である。また、脱着系は、凝縮器５１、冷却ゾーン２３、第２の加熱部４２、第２の脱着ゾーン２２２、第１の加熱部４１、第１の脱着ゾーン２２１、凝縮器５１・・・の順に気体が循環するよう接続される。

そして、図８に示すように、高沸点有機物の分解処理時においては２つの脱着ゾーンがそれぞれ独立した循環系を形成する。第１の循環系は、脱着ゾーン２２１と、加熱部４１とを含み、例えば窒素ガスを循環させる。加熱部４１は、窒素ガスを１４０℃程度まで上昇させ、昇温した窒素ガスによりロータ２のうち脱着ゾーン２２１を形成する部分が加熱される。第２の循環系は、脱着ゾーン２２２と、加熱部４２とを含み、例えばオゾンを含む空気を循環させる。具体的には、第２の循環系へ空気を供給する給気路３７に、オゾン供給部７からオゾンが供給される。ただし、加熱部４２は加熱を停止している。また、第１の循環系、第２の循環系それぞれに、排気路３６１、排気路３６２が設けられている。また、排気路３６１、排気路３６２には、それぞれ濃度測定部８１、濃度測定部８２が設けられている。

このような構成においてロータ２を回転させると、加熱された脱着ゾーン２２１を構成する部分は、脱着ゾーン２２２を構成する位置に移動する。すなわち、ロータ２のうち脱着ゾーン２２２を構成する部分は予め加熱されており、オゾンを含む空気は昇温した脱着ゾーン２２２を通過することになる。したがって、加熱部で加熱するよりも、オゾンをロータ２の表面により近い位置で集中的に分解させることができ、ロータ２に蓄積された高沸点有機物の分解効率を向上させることができる。

なお、高沸点有機物の分解処理時においては、例えば通常運転時よりもロータ２の回転を速くする。このようにすれば、加熱された脱着ゾーン２２１を構成する部分の温度が低下する前に脱着ゾーン２２２を構成する位置へ移動させることができる。例えば、通常運転時は、せいぜい１０回／ｈ乃至１５回／ｈ程度を上限とするロータの回転速度を、高沸点有機物の分解処理時には５回／ｈ乃至６０回／ｈ程度とする。

Ｏラジカルのようなオゾン分解物は、酸化・分解力がオゾンよりも高い一方でその寿命は短い。第１実施形態や第２実施形態のように、ロータ２の手前に設けた加熱部４でオゾンを分解する場合、ロータ２に到達する前に本来の分解対象である高沸点有機物以外と反応して分解力を失う可能性があり、効率が悪い。第３実施形態に示す構成であれば、高沸点有機物が付着したロータ２自体の温度を上昇させることができるため、ロータ２により近い位置で集中的にオゾンを分解することができ、効率よくオゾン分解物と高沸点有機物とを反応させることができる。

なお、上記した種々の内容は、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲に於いて可能な限り組合せることができる。

１・・・ロータカセット
２・・・ロータ
２１・・・吸着ゾーン
２２・・・脱着ゾーン
２３・・・冷却ゾーン
３１・・・吸着通気路
３２・・・脱着通気路
３３・・・冷却通気路
３４・・・給気路
３５・・・オゾン給気路
３６・・・排気路
４（４１，４２）・・・加熱部
５１・・・凝縮器
５２，５３・・・熱交換器
６・・・窒素供給部
７・・・オゾン供給部
８・・・濃度測定部
９・・・流量調整部

Claims (14)

1. 第１の通気路の一部を構成し、通過する気体に含まれる物質を吸着する第１通気ゾーンと、第２の通気路の一部を構成し、前記第１通気ゾーンの機能を再生させる第２通気ゾーンとを形成し、前記第１の通気路及び前記第２の通気路に跨って配置される回転自在なロータと、
   所定の気体を、前記第２の通気路に供給する供給部と、
   前記第２の通気路のうち前記第２通気ゾーンの上流側に設けられ、前記所定の気体を加熱分解して酸化力のある活性種を生成する加熱部と、
   を備え、
   前記第２通気ゾーンにおいて、前記ロータに吸着されている物質を前記活性種によって分解する
   気体処理装置。
2. 第１の通気路の一部を構成し、通過する気体に含まれる物質を吸着する第１通気ゾーンと、第２の通気路の一部を構成し、前記第１通気ゾーンの機能を再生させる第２通気ゾーンと、第３の通気路の一部を構成し、前記第１通気ゾーンの機能を再生させる第３通気ゾーンとを形成し、前記第１の通気路、前記第２の通気路及び前記第３の通気路に跨って配置される回転自在なロータと、
   前記第２の通気路に、所定の気体を供給する供給部と、
   前記第３の通気路のうち前記第３通気ゾーンの上流側に設けられ、前記第３通気ゾーンへ流れる気体を加熱する加熱部と、
   を備え、
   前記ロータのうち、加熱された気体の通過により昇温した前記第３通気ゾーンに相当する部分は、当該ロータの回転により前記第２通気ゾーンに相当する位置に移動し、
   前記第２通気ゾーンにおいて、前記所定の気体が８０乃至２００℃に加熱され分解されて酸化力のある活性種が生成されると共に、前記ロータに吸着されている物質を前記活性種によって分解する
   気体処理装置。
3. 第１の通気路の一部を構成し、通過する気体に含まれる物質を吸着する第１通気ゾーン
   と、第２の通気路の一部を構成し、前記第１通気ゾーンの機能を再生させる第２通気ゾーンと、第３の通気路の一部を構成し、前記第１通気ゾーンの機能を再生させる第３通気ゾーンとを形成し、前記第１の通気路、前記第２の通気路及び前記第３の通気路に跨って配置される回転自在なロータと、
   前記第２の通気路に、所定の気体を供給する供給部と、
   前記第３の通気路のうち前記第３通気ゾーンの上流側に設けられ、前記第３通気ゾーンへ流れる気体を加熱する加熱部と、
   を備え、
   前記ロータのうち、加熱された気体の通過により昇温した前記第３通気ゾーンに相当する部分は、当該ロータの回転により前記第２通気ゾーンに相当する位置に移動し、
   前記第２通気ゾーンにおいて、前記所定の気体が加熱分解されて酸化力のある活性種が生成されると共に、前記ロータに吸着されている物質を前記活性種によって分解し、
   前記ロータの前記第１通気ゾーンが、通過する気体に含まれる物質を吸着する第１の運転形態と、
   前記供給部が、前記所定の気体を前記第２の通気路に供給すると共に、前記加熱部が、前記所定の気体を加熱して前記活性種を生成させ、前記第２通気ゾーンにおいて、前記ロータに吸着されている物質を前記活性種によって分解する第２の運転形態と、
   を切り替える制御部をさらに有する
   気体処理装置。
4. 第１の通気路の一部を構成し、通過する気体に含まれる物質を吸着する第１通気ゾーンと、第２の通気路の一部を構成し、前記第１通気ゾーンの機能を再生させる第２通気ゾーンと、第３の通気路の一部を構成し、前記第１通気ゾーンの機能を再生させる第３通気ゾーンとを形成し、前記第１の通気路、前記第２の通気路及び前記第３の通気路に跨って配置される回転自在なロータと、
   前記第２の通気路に、所定の気体を供給する供給部と、
   前記第３の通気路のうち前記第３通気ゾーンの上流側に設けられ、前記第３通気ゾーンへ流れる気体を加熱する加熱部と、
   を備え、
   前記ロータのうち、加熱された気体の通過により昇温した前記第３通気ゾーンに相当する部分は、当該ロータの回転により前記第２通気ゾーンに相当する位置に移動し、
   前記第２通気ゾーンにおいて、前記所定の気体が加熱分解されて酸化力のある活性種が生成されると共に、前記ロータに吸着されている物質を前記活性種によって分解し、
   気体の流量を制御する流量調整部
   をさらに有し、
   前記流量調整部は、前記第２通気ゾーンを通過する気体の面風速を０．３ｍ／ｓ以上にする
   気体処理装置。
5. 気体の流量を制御する流量調整部
   をさらに有し、
   前記流量調整部は、前記第２通気ゾーンを通過する気体の面風速を０．３ｍ／ｓ以上にする
   請求項１から３のいずれか一項に記載の気体処理装置。
6. 前記所定の気体は、８０乃至２００℃に加熱される
   請求項１、３、４のいずれか一項に記載の気体処理装置。
7. 前記ロータの前記第１通気ゾーンが、通過する気体に含まれる物質を吸着する第１の運転形態と、
   前記供給部が、前記所定の気体を前記第２の通気路に供給すると共に、前記加熱部が、前記所定の気体を加熱して前記活性種を生成させ、前記第２通気ゾーンにおいて、前記ロータに吸着されている物質を前記活性種によって分解する第２の運転形態と、
   を切り替える制御部をさらに有する
   請求項１、２、４のいずれか一項に記載の気体処理装置。
8. 前記所定の気体はオゾンである
   請求項１から７のいずれか一項に記載の気体処理装置。
9. 前記供給部は、１ｇ／ｈ乃至１０００ｇ／ｈのオゾンを供給する
   請求項１から８のいずれか一項に記載の気体処理装置。
10. 第１の通気路の一部を構成し、通過する気体に含まれる物質を吸着する第１通気ゾーンと、第２の通気路の一部を構成し、前記第１通気ゾーンの機能を再生させる第２通気ゾーンと、第３の通気路の一部を構成し、前記第１通気ゾーンの機能を再生させる第３通気ゾーンとを形成し、前記第１の通気路、前記第２の通気路及び前記第３の通気路に跨って配置される回転自在なロータと、
    前記第２の通気路に、過酸化水素又は過酢酸の気体を供給する供給部と、
    前記第３の通気路のうち前記第３通気ゾーンの上流側に設けられ、前記第３通気ゾーンへ流れる気体を加熱する加熱部と、
    を備え、
    前記ロータのうち、加熱された気体の通過により昇温した前記第３通気ゾーンに相当する部分は、当該ロータの回転により前記第２通気ゾーンに相当する位置に移動し、
    前記第２通気ゾーンにおいて、前記過酸化水素又は過酢酸の気体が加熱分解されて酸化力のある活性種が生成されると共に、前記ロータに吸着されている物質を前記活性種によって分解する、
    気体処理装置。
11. 前記所定の気体は過酸化水素又は過酢酸である
    請求項１から７のいずれか一項に記載の気体処理装置。
12. 前記第２通気ゾーンの下流側に設けられ、前記所定の気体の濃度を測定する濃度測定部をさらに備え、
    前記濃度測定部が測定した前記所定の気体の濃度に基づいて前記第１通気ゾーンの機能が再生したか判断する
    請求項１から１１のいずれか一項に記載の気体処理装置。
13. 第１の通気路の一部を構成し、通過する気体に含まれる物質を吸着する第１通気ゾーンと、第２の通気路の一部を構成し、前記第１通気ゾーンの機能を再生させる第２通気ゾーンとを形成し、前記第１の通気路及び前記第２の通気路に跨って配置される回転自在なロータと、所定の気体を、前記第２の通気路に供給する供給部と、前記第２の通気路のうち前記第２通気ゾーンの上流側に設けられ、前記所定の気体を加熱分解して酸化力のある活性種を生成する加熱部とを備える気体処理装置の機能再生方法であって、
    前記第２通気ゾーンにおいて、前記ロータに吸着されている物質を前記活性種によって分解する
    気体処理装置の機能再生方法。
14. 第１の通気路の一部を構成し、通過する気体に含まれる物質を吸着する第１通気ゾーンと、第２の通気路の一部を構成し、前記第１通気ゾーンの機能を再生させる第２通気ゾーンと、第３の通気路の一部を構成し、前記第１通気ゾーンの機能を再生させる第３通気ゾ
    ーンとを形成し、前記第１の通気路、前記第２の通気路及び前記第３の通気路に跨って配置される回転自在なロータと、前記第２の通気路に、所定の気体を供給する供給部と、前記第２の通気路のうち前記第３通気ゾーンの上流側に設けられ、前記第３通気ゾーンへ流れる気体を加熱する加熱部と、気体の流量を制御する流量調整部とを備える気体処理装置の機能再生方法であって、
    前記ロータのうち、加熱された気体の通過により昇温した前記第３通気ゾーンに相当する部分を、当該ロータの回転により前記第２通気ゾーンに相当する位置に移動させ、
    前記第２通気ゾーンを通過する気体の面風速を０．３ｍ／ｓ以上にし、
    前記第２通気ゾーンにおいて、前記所定の気体が加熱分解されて酸化力のある活性種が生成されると共に、前記ロータに吸着されている物質を前記活性種によって分解する
    気体処理装置の機能再生方法。

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