JP2019209268A

JP2019209268A - 吸着ロータおよび吸着処理装置

Info

Publication number: JP2019209268A
Application number: JP2018108049A
Authority: JP
Inventors: 大樹河野; Hiroki Kono; 晶徳水谷; Akinori Mizutani; 杉浦　勉; Tsutomu Sugiura; 勉杉浦
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2018-06-05
Filing date: 2018-06-05
Publication date: 2019-12-12

Abstract

【課題】吸着ロータおよび吸着処理装置を小型化する。【解決手段】吸着ロータ９０は、筒軸Ｃ回りに回転する、中空円柱状である。吸着ロータ９０は、気体が通過可能な複数の吸着素子３０と、気体が通過不能な複数の仕切部２０とを備えている。吸着素子３０と仕切部２０とは、筒軸Ｃ回りの周方向に交互に配列されている。各々の吸着素子３０は、直方体状の外形を有している。吸着素子３０の体積が、吸着素子３０の体積と仕切部２０の体積との和の８４％以上を占めている。【選択図】図２

Description

本開示は、吸着ロータおよび吸着処理装置に関する。

従来、大風量で低濃度の被処理物質を含むガス（被処理ガス）の濃縮装置が知られている。従来の濃縮装置では、被処理ガスをハニカム構造体の吸着素子に通気して、被処理物質を吸着素子に吸着させる。吸着された被処理物質を、小量の加熱ガスを用いて、吸着素子から脱着する。脱着された小風量、高濃度の被処理物質を含むガスを、燃焼装置などの二次処理装置で処理することで、排ガス処理のトータルコストを削減することができる。

定型の吸着素子を中空円柱状筒の側面に配置させた吸着ロータを利用した中空円柱状ロータ型（シリンダ型）の吸着処理装置が、たとえば特開昭６３−８４６１６号公報（特許文献１）および国際公開第２０１６／１８９９５８号（特許文献２）に開示されている。

特開昭６３−８４６１６号公報国際公開第２０１６／１８９９５８号

上記文献に開示されている吸着処理装置では、複数の吸着素子の間に仕切部が設けられている。仕切部は、中空円柱状筒へ吸着素子を固定するため、および被処理ガスのリークを防止するための、空気流路をもたない部材である。吸着処理装置において仕切部が占める体積が、被処理ガスの処理に直接寄与しないデッドスペースになるので、その分必要なスペースが増大して装置が大型化する。

本開示では、小型化を可能とする吸着ロータおよび吸着処理装置が提供される。

本開示のある局面に従うと、気体が通過可能な複数の吸着素子と、気体が通過不能な複数の仕切部とを備え、筒軸回りに回転する、中空円柱状の吸着ロータが提供される。吸着素子と仕切部とは、筒軸回りの周方向に交互に配列されている。各々の吸着素子は、直方体状の外形を有している。吸着素子の体積が、吸着素子の体積と仕切部の体積との和の８４％以上を占めている。

上記の吸着ロータにおいて、吸着素子は、吸着材を少なくとも１つ含み、吸着材の含有率が６５重量％以上８５重量％以下であり、吸着素子は、気体の通路となるセルを吸着素子の表面１ｃｍ^２あたり５０個以上７０個以下有するハニカム構造体であってもよい。

上記の吸着ロータにおいて、吸着材は、ゼオライトおよび／または活性炭であってもよい。

本開示のある局面に従うと、上記のいずれかの吸着ロータと、吸着素子を通過する空気の流路を形成する流路形成部材と、を備える、吸着処理装置が提供される。

本開示に従えば、吸着ロータおよび吸着処理装置を小型化することができる。

実施形態に基づく吸着処理装置の縦断面図である。図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿う吸着処理装置の断面図である。図２に示す吸着ロータの要部の拡大断面図である。吸着素子の占有率について示すグラフである。

以下、実施形態について図に基づいて説明する。以下の説明では、同一部品には、同一の符号を付している。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

図１は、実施形態に基づく吸着処理装置１００の縦断面図である。図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿う吸着処理装置１００の断面図である。図３は、図２に示す吸着ロータ９０の要部の拡大断面図である。

図１から図３に示すように、吸着処理装置１００は、吸着ロータ９０を備えている。吸着ロータ９０は、処理室１内に設置されている。吸着ロータ９０は、径方向に流体を流動できるように設けられている。吸着ロータ９０は、モータ３の回転駆動力を受けて筒軸Ｃ周りに回転可能に設けられている。吸着ロータ９０は、筒軸Ｃ方向が鉛直方向に向くようにして、支柱などの複数の支持部材６上で回転可能に支持されている。図２，３中に示す曲線矢印は、吸着ロータ９０の回転方向を示している。

吸着ロータ９０は、一対の中空円盤１０、複数の仕切部２０および複数の吸着素子３０によって構成されている。

一対の中空円盤１０は、第１中空円盤１１と第２中空円盤１２とを含んでいる。第１中空円盤１１と第２中空円盤１２とは、円環板形状を有しており、各々の中心が筒軸Ｃ上にあるように配置されている。第１中空円盤１１の中心部分には、開口部１１ａが形成されている。第１中空円盤１１および第２中空円盤１２は、これらの間に仕切部２０および吸着素子３０を配置できるように、距離を隔てて平行に配置されている。

吸着ロータ９０は、一対の中空円盤１０間で、複数の仕切部２０と複数の吸着素子３０とを筒軸Ｃ回りの周方向に交互に配列することにより、円筒状に形成されている。吸着ロータ９０は、全体として中空円柱状の形状を有しており、筒孔９０ａ（中央空間部）が形成されている。筒孔９０ａは、第１中空円盤１１の開口部１１ａと連通している。

複数の仕切部２０は、一対の中空円盤１０間の空間を、筒軸Ｃ回りの周方向に互いに独立した複数の空間部Ｓ（図３参照）に仕切っている。仕切部２０は、空気流路を有さず、気体が通過不能な部材である。仕切部２０は、一対の中空円盤１０間に、気密および／または液密となるように取り付けられている。

各々の仕切部２０は、本体部２１とシール部２２とを含んでいる。本体部２１は、ステンレスまたは鉄などで形成されており、仕切部２０の骨格部を構成している。本体部２１は、三角筒形状を有している。本体部２１は、吸着ロータ９０の内周側に位置する頂縁部と、吸着ロータ９０の外周側に位置する本体部２１の底面部とを有している。複数の仕切部２０は、本体部２１を平面視した三角形の重心が筒軸Ｃ回りの周方向に等間隔に並ぶように、配置されている。

シール部２２は、本体部２１の周囲に設けられている。シール部２２は、本体部２１と一体に構成されていてもよいし、本体部２１とは別部材で構成されていてもよい。シール部２２が本体部２１と別部材で構成される場合には、シール部２２は接着などにより本体部２１に接合されていてもよいし、本体部２１に対して取り付けおよび取り外し可能に構成されていてもよい。

実施形態のシール部２２は、内周側シール部２３と外周側シール部２４とを有している。内周側シール部２３は、吸着ロータ９０の径方向において、本体部２１に対して内側（筒軸Ｃに近い側）に位置している。外周側シール部２４は、吸着ロータ９０の径方向において、本体部２１に対して外側（筒軸Ｃから離れる側）に位置している。内周側シール部２３は、本体部２１の頂縁部から、吸着ロータ９０の径方向内側に向けて突出するように設けられている。外周側シール部２４は、本体部２１の底面部から、吸着ロータ９０の径方向外側に向けて突出するように設けられている。

実施形態の内周側シール部２３および外周側シール部２４は、各々、吸着ロータ９０の軸方向（筒軸Ｃの延びる方向）に延在し、かつ吸着ロータ９０の径方向に延在する、リブ状の形状を有している。内周側シール部２３は、シール面２３ａを有している。外周側シール部２４は、シール面２４ａを有している。シール面２３ａ，２４ａは、吸着ロータ９０の回転方向に交差している。

内周側シール部２３および外周側シール部２４には、シール部材４０が設置されている。シール部材４０は、たとえば、弾性を有するゴム素材などで形成されており、気密および／または液密性を有している。シール部材４０は、被処理ガスを吸着素子３０に吸着させる吸着処理が行なわれる吸着領域と被処理ガスを吸着素子３０から脱着させる脱着処理が行なわれる脱着領域とを仕切る機能、および／または、吸着処理装置１００と処理室１との被処理ガスのリーク防止の機能を備えてもよい。

シール部材４０は、吸着ロータ９０の内周側に位置する内側シール部材４１と、吸着ロータ９０の外周側に位置する外側シール部材４２とを含んでいる。内側シール部材４１は、内周側シール部２３のシール面２３ａに設置されている。内側シール部材４１は、吸着ロータ９０の径方向内側に向けて仕切部２０から突出している。外側シール部材４２は、外周側シール部２４のシール面２４ａに設置されている。外側シール部材４２は、吸着ロータ９０の径方向外側に向けて仕切部２０から突出している。内側シール部材４１および外側シール部材４２は、一対の中空円盤１０間を、一方の中空円盤（第１中空円盤１１）から他方の中空円盤（第２中空円盤１２）にまで亘って延在している。

吸着素子３０は、空気流路を有し、気体が通過可能な部材である。実施形態の吸着素子３０は、吸着ロータ９０の外周面から筒孔９０ａに向けて通気可能な空気流路を有している。各々の吸着素子３０は、互いに独立した複数の空間部Ｓのいずれかに収容されている。複数の吸着素子３０は、吸着ロータ９０の周方向に間隔を空けて並んで配置されている。吸着ロータ９０の周方向に隣り合う２つの吸着素子３０の間に、仕切部２０が配置されている。

各々の吸着素子３０は、直方体状の外形を有している。吸着素子３０は、吸着ロータ９０の軸方向に延びる４つの第一辺と、吸着ロータ９０の径方向に延びる４つの第二辺と、第一辺および第二辺に直交して延びる４つの第三辺とを有している。実施形態の吸着素子３０では、第二辺および第三辺と比較して、第一辺が際立って長い。吸着素子３０は、第一辺を長辺とする直方体形状を有している。第二辺は第三辺よりも長く、筒軸Ｃに直交する吸着素子３０の断面形状は長方形である。

実施形態の吸着ロータ９０において、吸着素子３０の体積は、吸着素子３０の体積と仕切部２０の体積との和の８４％以上を占めている。吸着素子３０と仕切部２０との体積の和に対する吸着素子３０の体積の占める割合（吸着素子３０の占有率）は、８４％以上である。吸着素子３０の占有率が８４％未満であると、吸着ロータ９０としての従来以上の吸着性能を得られない。

図４は、吸着素子３０の占有率について示すグラフである。図４の横軸は、吸着ロータ９０の分割数、すなわち、吸着ロータ９０当たりの吸着素子３０の数（単位：個）を示す。上述した通り、複数の吸着素子３０は吸着ロータ９０の周方向に並んで配置されているので、吸着素子３０の数だけ吸着ロータ９０は周方向に分割されているといえる。図４の縦軸は、吸着素子３０の占有率（単位：％）を示す。

図４には、実施形態の吸着ロータ９０における吸着素子３０の占有率を実線曲線で示し、特開昭６３−８４６１６号公報に開示されている従来技術の吸着ロータにおける吸着素子の占有率を破線曲線で示す。

図４に示すように、実施形態の吸着ロータ９０は、従来技術の吸着ロータよりも高い吸着素子３０の占有率を有している。たとえば分割数が１８の場合に、従来技術の吸着ロータにおける吸着素子の占有率は約７７％であり、８４％を下回っている。これに対し、実施形態の吸着ロータ９０における吸着素子３０の占有率は約８８％であり、８４％以上の条件を満たしている。つまり実施形態の吸着ロータ９０は、仕切部２０によるデッドスペースが低減されており、したがって小型化が可能とされている。

従来技術の吸着ロータにおいて吸着素子の占有率を８４％以上にするには分割数を２６以上にする必要があるが、この場合吸着ロータの構造が複雑になり、コストも増大することになる。実施形態の吸着ロータ９０では、より少ない分割数で８４％以上の吸着素子３０の占有率を達成でき、したがって構造の簡略化およびコスト低減を達成することができる。

実施形態における吸着素子３０は、湿式抄紙法で作製された吸着材を含むシートを成形して得られたハニカム構造体である。吸着素子３０をハニカム構造体にすることにより、流体の圧力損失を低減させることができ、処理能力を増大できる。また、ゴミなどの固形物による吸着素子３０の目詰まりを抑制できる。

吸着素子３０内の吸着材の含有率は、６５重量％以上８５重量％以下が好ましい。吸着材の含有率が６５重量％未満であると、ハニカム構造体としての機械強度は十分得られるものの、吸着素子３０としての吸着性能に劣る。吸着材の含有率が８５重量％を超えると、ハニカム構造体として構造を維持できない。吸着性能および機械強度のバランスから、吸着材の含有率は、７０重量％以上８５重量％以下がより好ましい。

実施形態における吸着素子３０は、気体の通路となるセルを、吸着素子３０の表面１ｃｍ^２あたり５０個以上７０個以下有するのが好ましい。セル数が５０個／ｃｍ^２以下であると、従来技術の吸着素子よりも吸着性能が低下する。吸着素子３０は直方体状のブロック形状を有するため、吸着素子３０を中空円柱状に配置できる個数は吸着素子３０のブロックの大きさの制約を受ける。特に、気体の通風方向における吸着素子３０の厚みの制約を大きく受ける。吸着素子３０の厚みを小さくしても被処理ガスとの接触効率が高い吸着素子が良い。しかし、セル数が７０個／ｃｍ^２を超えると、通風時の圧力損失が大きくなったり、ハニカム構造体の隔壁の役割を持つシートの作製が困難となる。

セル形状は特に限定しないが、平板状のライナーと波板状のフルートとを順に積層した公知のハニカム構造体の場合、フルートの高さはたとえば１ｍｍ以上３ｍｍ以下、フルートのピッチはたとえば２ｍｍ以上４ｍｍ以下としてもよい。さらに好ましくは、フルートの高さは１ｍｍ以上１．６ｍｍ以下、フルートのピッチは２ｍｍ以上２．６ｍｍ以下が良い。

実施形態における吸着素子３０を構成するシートの厚みは、０．１６ｍｍ以上０．２２ｍｍ以下が良い。シートの厚みが０．１６ｍｍ未満の場合、シートの機械強度が弱くなり、シートの作製ができない。シートの厚みが０．２２ｍｍを超えると、シートが厚くなり、セル潰れが発生したり通気時の圧力損失が高くなる。

実施形態における吸着素子３０を構成するシートの坪量は、６５ｇ／ｍ^２以上９５ｇ／ｍ^２以下が良い。シートの坪量が６５ｇ／ｍ^２未満の場合、シートの機械強度が弱くなり、吸着素子３０の機械強度を維持できない。シートの坪量が９５ｇ／ｍ^２を超えると、前述のセル数を得られない。

実施形態における吸着素子３０は、以下の方法によって製造される。
吸着材、繊維、有機バインダー、無機バインダーでシートを湿式抄紙法で作製した後、ハニカム成形用の有機バインダーおよび無機バインダーを使用して、シートをハニカム状の吸着素子前駆体に成形する。有機バインダーによる吸着材の細孔被覆を回避するため、該吸着素子前駆体を繊維の融点もしくは熱分解温度以下の温度、シートおよび吸着素子前駆体に使用した有機バインダーの熱分解温度以上の温度で熱処理して、有機バインダーを熱酸化分解せしめ、有機バインダーの大部分を炭化もしくは分解消失させる。これにより、有機バインダーの炭化物を含む吸着素子３０が製造される。

または、吸着材、繊維、有機バインダーでシートを湿式抄紙法で作製した後、ハニカム成形用の有機バインダーおよび無機バインダーを使用して、シートをハニカム状に成形し、無機バインダーを含む水に含浸させて吸着素子前駆体を作製する。有機バインダーによる吸着材の細孔被覆を回避するため、該吸着素子前駆体を繊維の融点もしくは熱分解温度以下の温度、シートおよび吸着素子前駆体に使用した有機バインダーの熱分解温度以上の温度で熱処理して、有機バインダーを熱酸化分解せしめ、有機バインダーの大部分を炭化もしくは分解消失させる。これにより、有機バインダーの炭化物を含む吸着素子３０が製造される。

実施形態における吸着材は、活性炭またはゼオライトである。活性炭およびゼオライトは、低濃度の有機化合物を吸着および脱着するのに優れている。

活性炭の場合は、形態は、平均粒径が１０μｍ以上５０μｍ以下の粉末、または平均繊維径が１０μｍ以上３０μｍ以下の繊維が挙げられる。活性炭の原料は特に指定しないが、椰子柄、石炭、ピッチ、フェノール樹脂、ポリアクリロニトリル、セルロースなどがある。

実施形態における吸着材は、好ましくはゼオライトが良い。ゼオライトは、耐熱温度が高く、活性炭よりも吸着時の有機溶剤などとの反応性が低いので、耐熱性に優れ、発熱の危険性が低い。またゼオライトは、活性炭よりもシャープな細孔構造を有するので、有機溶剤などの吸着性能が優れている。ゼオライトの場合は、形態は平均粒径が１μｍ以上２０μｍ以下の粉末である。ゼオライトは、天然に産出されるゼオライトもあるが、人工合成ゼオライトが適している。具体的には、ベータ型、ＺＳＭ−５型、フェリエライト型、モルデナイト型、Ｌ型、Ｙ型、Ａ型などがある。

実施形態における吸着材は、更に好ましくは、シリカ／アルミナ比の高いハイシリカゼオライトが好ましい。ハイシリカゼオライトは、被処理ガス中から有機溶剤などを吸着するにあたって、被処理ガス中の水分、湿度の影響を受けにくいためである。シリカ／アルミナ比は１５以上が良く、更には５０以上がより良い。

実施形態における吸着素子３０は、吸着材を少なくとも１つ含む。前述の各種の活性炭およびゼオライトのうちの１つまたは複数を選択してもよい。複数の吸着材が選択される場合、その割合は特に限定されない。吸着材は、被処理ガスの処理条件に応じて、適宜選択されればよい。

実施形態における繊維は、シート製造時に吸着材を定着させ、吸着素子成形後も吸着材を定着維持する担体として作用する構成繊維であり、パルプ状、チョップ状の繊維であり、融点または熱分解温度が３００℃以上の耐熱繊維である。熱分解温度が３００℃未満では、濃縮装置の吸・脱着操作中に遭遇する高温下で、着火、燃焼、著しい強度低下が避けられない。具体的には、アラミド、メタアラミド、ポリベンズイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルケトン、ガラス、セラミック、含水マグネシウムシリケートなどから作られた繊維である。

実施形態における有機バインダーは、上記繊維の他に、融点または熱分解温度が３００℃未満の物質を含むのが好ましい。該有機バインダーは、シート製造時に吸着材を繊維に定着維持させたり、ハニカム成形時の接着剤としての作用を有する。該有機バインダーは吸着素子に多量（１％以上）残存すると、高温時に着火、燃焼、著しい強度低下が起こるという耐熱性の点で好ましくない。実施形態の有機バインダーは、吸着素子前駆体を高温熱処理することにより炭化または分解消失され、有機バインダーとして吸着素子に対して１％以上含有されない。吸着材を繊維に定着維持させる有機バインダーとしては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、澱粉、ポリアクリロニトリルなどがある。ハニカム成形時に使用する有機バインダーとしては、酢酸ビニール系エマルジョン、アクリル系エマルジョンなどの合成樹脂系接着剤などがある。

実施形態における、吸着材を繊維に定着維持させる有機バインダーとしては、ＰＶＡが好ましい。ＰＶＡは安価でかつシート強度を保持できるからである。更に好ましくは、ＰＶＡは、繊維状で融点が８０℃以下であるものが良い。繊維状であれば、よりシート厚みを薄く、尚且つシート強度を強めることができる。低融点であれば、吸着素子前駆体の熱処理時のＰＶＡの熱分解消失が良好で、ＰＶＡによる細孔被覆による性能低下を抑制できる。

実施形態における無機バインダーは、高温下においても吸着材と繊維とを定着維持させ、ハニカム構造を維持させる作用を有する。例えば水に可溶であり、バインダーが素子に均一に分散され、熱処理の際、反応、ゲル化などによって硬化し、その硬化の際に吸着材と構成繊維を強固に定着させたり、ハニカム成形においてシート同士を強固に接着させるものである。また、熱分解温度が３００℃以上であり、反応性の高い有機溶剤により反応熱を生じ、吸着素子の着火、燃焼の原因となる触媒性が低く、吸着材の吸着性能をその被覆により低下させにくいものであることが好ましい。

たとえば、ヘキサメタリン酸ソーダなどのリン酸塩系バインダー、ケイ酸ソーダなどのケイ酸塩系バインダー、シリカゾルなどのゾル（コロイド）系バインダーが好ましい。また、吸着材と繊維とを定着維持させる無機バインダーとハニカム成形時に使用する無機バインダーとは、同種類のバインダーを使用する必要は無く、生産性により適したものを使用すれば良い。

図１から図３に示すように、吸着処理装置１００は、第１流路形成部材２、内周側流路形成部材４、および外周側流路形成部材５をさらに備えている。

第１流路形成部材２の一端は、第１流路形成部材２の内部と吸着ロータ９０の筒孔９０ａとを気密に維持するとともに、吸着ロータ９０が筒軸Ｃ周りに回転することを許容するように構成されている。第１流路形成部材２の一端と開口部１１ａの周縁に位置する部分の第１中空円盤１１とによって環状のシール部材が挟持されてもよい。第１流路形成部材２の他端は、処理室１外に引き出されている。

内周側流路形成部材４は、吸着ロータ９０の内周側である筒孔９０ａに配設されている。外周側流路形成部材５は、吸着ロータ９０の外周側に配設されている。内周側流路形成部材４および外周側流路形成部材５は、周方向における吸着ロータ９０の一部を挟み込むように、吸着ロータ９０の内周側および外周側において互いに対向して配設されている。

内周側流路形成部材４は、筒孔９０ａに沿って延在し、開口部１１ａから吸着ロータ９０の外側に向けて延出するように設けられている。内周側流路形成部材４は、第１中空円盤１１の開口部１１ａを通って筒軸Ｃ方向に沿って延在する部分を含んでいる。

内周側流路形成部材４の一端には、吸着ロータ９０の内周面に向かい合う内周側開口端部４ａが設けられている。内周側開口端部４ａにおける開口面は、吸着ロータ９０の内周面の一部の領域に対して対向するように設けられている。内周側流路形成部材４の他端は、第１流路形成部材２に設けられた開口部２ａから第１流路形成部材２の外部に突出している。

吸着ロータ９０の回転方向の下流側に位置する内周側開口端部４ａの縁部には、内周側湾曲面４ｂが設けられている。吸着ロータ９０の回転方向の上流側に位置する内周側開口端部４ａの縁部には、内周側湾曲面４ｃが設けられている。内周側湾曲面４ｂ，４ｃは、吸着ロータ９０の回転方向に沿って湾曲している。

外周側流路形成部材５の一端には、吸着ロータ９０の外周側に向かい合う外周側開口端部５ａが設けられている。外周側開口端部５ａは、吸着ロータ９０の外周面の一部の領域に対向するように設けられている。外周側流路形成部材５の他端は、処理室１の外部に突出している。

吸着ロータ９０の回転方向の下流側に位置する外周側開口端部５ａの縁部には、外周側湾曲面５ｂが設けられている。吸着ロータ９０の回転方向の上流側に位置する外周側開口端部５ａの縁部には、外周側湾曲面５ｃが設けられている。外周側湾曲面５ｂ，５ｃは、回転方向に沿って湾曲している。

図２，３に示すように、吸着ロータ９０は、周方向に区画された脱着領域Ｒ１および吸着領域Ｒ２を含んでいる。複数の吸着素子３０は、吸着ロータ９０が筒軸Ｃ周りに回転することにより、脱着領域Ｒ１と吸着領域Ｒ２とを交互に移動する。

図３に示すように、吸着ロータ９０の回転に伴って回転する複数の空間部Ｓは、脱着領域Ｒ１において、内周側流路形成部材４および外周側流路形成部材５に連通する。吸着ロータ９０の回転に伴って、内周側湾曲面４ｂ，４ｃに対して内側シール部材４１が摺動し、外周側湾曲面５ｂ，５ｃに対して外側シール部材４２が摺動することにより、複数の空間部Ｓのうちの一部の空間部Ｓが、内周側流路形成部材４および外周側流路形成部材５に気密に連通する。具体的には、内周側湾曲面４ｂおよび外周側湾曲面５ｂの間に位置する仕切部２０と、内周側湾曲面４ｃおよび外周側湾曲面５ｃの間に位置する仕切部２０と、の間に位置する空間部Ｓが、内周側流路形成部材４および外周側流路形成部材５に対して気密に連通する。

吸着領域Ｒ２は、内周側流路形成部材４および外周側流路形成部材５には連通せず、脱着領域Ｒ１とは異なる流路を構成している。

図１に示すように、脱着領域Ｒ１および吸着領域Ｒ２には、それぞれ流体が導入される。吸着領域Ｒ２には、吸着ロータ９０の径方向外側から内側に向けて流体が導入される。吸着領域Ｒ２を通過した流体は、吸着ロータ９０の筒孔９０ａを通過して、第１中空円盤１１の開口部１１ａから、吸着ロータ９０の外部に流出する。脱着領域Ｒ１には、一対の中空円盤１０の一方の開口部１１ａを通過する内周側流路形成部材４の内部を経由した流体が、吸着ロータ９０の径方向内側から外側に向けて導入される。

吸着領域Ｒ２に導入される流体は、排気ガスなどの被処理流体である。当該被処理流体には、被処理物質としての有機溶剤が含まれている。吸着領域Ｒ２において、被処理流体の清浄化が行なわれる。

実施形態における被処理物質に含まれる有機溶剤とは、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、アクロレインなどのアルデヒド類、メチルエチルケトン、ジアセチル、メチルイソブチルケトン、アセトン、シクロヘキサノンなどのケトン類、１，４−ジオキサン、２−メチル−１，３−ジオキソラン、１，３−ジオキソラン、テトラヒドロフラン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酪酸エチル、酪酸ブチルなどのエステル類、エタノール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブタノールなどのアルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールなどのグリコール類、酢酸、プロピオン酸などの有機酸、フェノール類、トルエン、キシレン、ベンゼン、エチルベンゼン、メシチレンなどの芳香族有機化合物、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロペンタン、シクロヘプタンなどのシクロアルカン類、ジエチルエーテル、アリルグリシジルエーテルなどのエーテル類、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートなどのグリコールエーテル類、アクリロニトリルなどのニトリル類、ジクロロメタン、１，２−ジクロロエタン、トリクロロエチレン、エピクロロヒドリン、２−クロロメチル−１，３−ジオキソランなどの塩素有機化合物、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドの有機化合物などが、一例として挙げられる。

清浄化に際しては、図１に示されるように、まず、処理室１内に供給された被処理流体Ｆ１を、吸着ロータ９０の外周面から吸着領域Ｒ２に導入する。吸着領域Ｒ２に導入された被処理流体Ｆ１は、径方向に沿って外周面から内周面へ向けて吸着ロータ９０を通過する際に、吸着領域Ｒ２に位置する複数の吸着素子３０に有機溶剤を吸着させることにより、清浄化される。

清浄化された被処理流体は、清浄空気Ｆ２として、吸着領域Ｒ２から吸着ロータ９０の筒孔９０ａに排出される。清浄空気Ｆ２は、筒孔９０ａ内を通過して、第１中空円盤１１の開口部１１ａから流出する。開口部１１ａから流出された清浄空気Ｆ２は、第１流路形成部材２を通って処理室１外に排出される。

脱着領域Ｒ１には、加熱空気などの加熱流体Ｆ３が導入される。脱着領域Ｒ１において、吸着素子３０に吸着された有機溶剤などの被処理物質を脱着することにより、吸着素子３０の再生を行なうとともに、有機溶剤の濃度が高くなった濃縮流体を生成する。

有機溶剤の脱着を行なうためには、内周側流路形成部材４から脱着領域Ｒ１に加熱流体Ｆ３を導入する。脱着領域Ｒ１に導入された加熱流体Ｆ３は、吸着ロータ９０を通過する際に、脱着領域Ｒ１に位置する複数の吸着素子３０から、これらに吸着している有機溶剤を熱によって脱着させる。有機溶剤を含んだ加熱流体は、濃縮流体Ｆ４として、脱着領域Ｒ１から外周側流路形成部材５に排出される。濃縮流体Ｆ４は、処理室１外に排出されて、回収または燃焼などの後処理がなされる後処理装置に導入される。

吸着処理装置１００においては、吸着領域Ｒ２に位置する吸着素子３０に対して被処理物質の吸着処理が行なわれ、吸着処理後に脱着領域Ｒ１に位置する吸着素子３０に対して被処理物質の脱着処理が行なわれる。吸着ロータ９０が筒軸Ｃ周りに回転することにより、吸着素子３０が脱着領域Ｒ１と吸着領域Ｒ２とを交互に移動して、被処理物質の吸着処理と脱着処理とが連続的に実施される。

吸着領域Ｒ２に導入される被処理流体Ｆ１は、有機溶剤を含む排気ガスに限定されない。脱着領域Ｒ１に導入される加熱流体Ｆ３は、加熱空気に限定されない。たとえば、吸着領域Ｒ２に導入される流体が有機溶剤を含む排水であってもよく、脱着領域Ｒ１に導入される流体が水蒸気であってもよい。このように液体を流動させる場合には、内周側流路形成部材４および外周側流路形成部材５と、脱着領域Ｒ１とは、液密に連通するように構成される。

上述した実施形態においては、仕切部２０が略三角筒形状を有する場合を例示して説明したが、これに限定されず、一対の中空円盤１０を支持できるような強度を有し、かつシール部材４０を設置可能である限り、その形状は、板状形状などであってもよく、適宜変更することができる。

上述した実施形態においては、吸着ロータ９０の筒孔９０ａが吸着ロータ９０の軸方向（筒軸Ｃの延びる方向）の片方（図１においては上方）にのみ開口しており、吸着ロータ９０で清浄化された清浄空気Ｆ２が図１中の上方向に流れて第１流路形成部材２へ流れる、片面開口の吸着処理装置１００である例について説明した。実施形態の吸着処理装置１００は、筒孔９０ａが吸着ロータ９０の軸方向の両方に開口しており、清浄空気Ｆ２が筒孔９０ａから図１中の上方向と下方向との両方に流出する、両面開口の構造を有していてもよい。

実施例における吸着素子の諸特性の測定方法は次のとおりである。

（１）吸着素子内の吸着材の含有率Ｇ
Ｇ（重量％）＝（ｑ／Ｑ）×１００
ここでｑは吸着素子のトルエン吸着率（重量％）である。Ｑは吸着材単体のトルエン吸着率（重量％）である。

（２）吸着素子のトルエン吸着率ｑ、および吸着材のトルエン吸着率Ｑ
特開平９−９４４２２号公報の図１に示される吸着試験装置の、吸着試験用Ｕ字管に吸着素子または吸着材を入れ温度３０℃に調節し、トルエン３，０００ｐｐｍを含む窒素を６０ｍｉｎ流し、吸着素子の重量増加を測定した。トルエン吸着率ｑおよびＱは次式で求めた。

ｑ（重量％）＝ｗ１／ｗ２×１００
ここでｗ１は吸着素子の増量（ｇ）である。ｗ２は吸着素子の質量（ｇ）である。

Ｑ（重量％）＝Ｗ１／Ｗ２×１００
ここでＷ１は吸着材の増量（ｇ）である。Ｗ２は吸着材の質量（ｇ）である。

（３）吸着素子のセル数
幅１００ｍｍ、厚み１００ｍｍの吸着素子に対し、拡大鏡を使用して、幅および厚み方向に対して１０ｍｍ間のセルの個数を数えた。３か所以上の測定箇所で数えた個数の平均をセル数とした。

（４）シート厚み
シート厚みは、厚み計を用いて測定した。

（５）シートの引張強度
シートの機械強度は、引張強度を指標とした。引張強度は、ＪＩＳ（日本工業規格）−Ｐ−８１１３に準じて測定した。試験幅は１５ｍｍ、長さは５０ｍｍとした。

（６）吸着素子の平面圧縮強度
吸着素子の機械強度は、平面圧縮強度を指標とした。平面圧縮強度は、ＪＩＳ−Ｚ−０４０３−１に準じて測定した。試験幅は３０ｍｍ、長さは３０ｍｍとした。

（７）吸着素子の熱重量減少率
絶乾重量Ｗ３（ｇ）の吸着素子を３００℃±１℃に調節した電気炉中で３０分間熱処理し、乾燥デシケータ内で冷却後の重量Ｗ４（ｇ）を測定し、次式で重量残存率Ｆ（％）を求めた。
Ｆ（％）＝｛（Ｗ３−Ｗ４）／（Ｗ３）｝×１００

（８）吸着ロータの作製／ロータ直径
特開平５−６４７４５号公報の図１に示す吸着素子を、幅２５ｃｍ、高さ２５ｃｍ、厚み２０ｃｍ以上４５ｃｍ以下になるように１８個作製し、図２，３に示すように中空円柱状になるように均一に配置させた。吸着素子の間には仕切部を設け、吸着素子を固定させた。吸着ロータの外径は、中空円柱状に配置した吸着素子の外周面と筒軸との距離の実測値として求めた。

（９）吸着素子の占有率
吸着ロータ内の吸着素子の体積（Ｖ１）と仕切部の体積（Ｖ２）とを算出し、次式で吸着素子の占有率Ｒ（体積％）を求めた。
Ｒ（体積％）＝｛Ｖ１／（Ｖ１＋Ｖ２）｝×１００
（１０）除去性能
作製した吸着ロータを、図１〜３に示す吸着処理装置に設置して、被処理流体（処理ガス）の除去率（η）を測定した。除去率は次式にて求めた。

η（％）＝（Ｉ−Ｏ）／Ｉ×１００
ここで、Ｉは処理ガス入口濃度（ｐｐｍ）、Ｏは処理ガス出口濃度（ｐｐｍ）である。

処理ガス条件は、処理ガスをＩＰＡ（イソプロピルアルコール）とし、処理ガス濃度を３００（ｐｐｍ）、吸着通気風速を１．７５（ｍ／ｓ）、吸着風量／脱着風量を１０（−）、脱着温度を１５０（℃）とした。

（実施例１）
吸着材として、ＺＳＭ−５のハイシリカゼオライトを８０重量％、繊維として、ガラス繊維およびアラミド繊維を１５重量％、有機バインダーとして、ＰＶＡを５重量％のシート組成となるように、湿式抄紙装置にてシートを作製した。このシートの厚さは０．１７ｍｍ、坪量７５ｇ／ｍ^２、引張強度１３Ｎであった。

次に、作製したシートに対してハニカム成形用接着剤としてポリ酢酸ビニールエマルジョンを使用して、波長１．３５ｍｍ、波高２．６ｍｍのハニカム（吸着素子前駆体）を、ハニカム成形機にて成形した。次に、この吸着素子前駆体を、無機バインダーとしてヘキサメタリン酸ソーダ７重量％水溶液に含浸し、ヘキサメタリン酸ソーダを含浸前シート重量に対して７重量％定着させた。その後、この吸着素子前駆体を焼成炉にて空気中４００℃で約３分間熱処理し、吸着素子を得た。この吸着素子の吸着材含有率は７８重量％、セル数は５８個／ｃｍ^２、平面圧縮強度４０ｋＰａ、熱減少率１％以下であった。

この吸着素子を幅２５ｃｍ×高さ２５ｃｍ×吸着素子の厚み２２．５ｃｍのサイズで、１８個使用して吸着ロータを作製した。吸着素子の占有率は８８％と高い占有率であり、吸着ロータ外径は２．０ｍであった。ＩＰＡ除去性能を測定した結果、９７％以上の高いＩＰＡ除去性能を示した。

（実施例２）
吸着材として、ＺＳＭ−５のハイシリカゼオライトを８０重量％、繊維として、ガラス繊維およびアラミド繊維を１５重量％、有機バインダーとして、ＰＶＡを５重量％のシート組成となるように、湿式抄紙装置にてシートを作製した。このシートの厚さは０．１７ｍｍ、坪量７５ｇ／ｍ^２、引張強度１３Ｎであった。

次に、作製したシートに対してハニカム成形用接着剤としてポリ酢酸ビニールエマルジョンを使用して、波長１．１５ｍｍ、波高２．６ｍｍのハニカム（吸着素子前駆体）を、ハニカム成形機にて成形した。次に、この吸着素子前駆体を、無機バインダーとしてヘキサメタリン酸ソーダ７重量％水溶液に含浸し、ヘキサメタリン酸ソーダを含浸前シート重量に対して７重量％定着させた。その後、この吸着素子前駆体を焼成炉にて空気中４００℃で約３分間熱処理し、吸着素子を得た。この吸着素子の吸着材含有率は７８重量％、セル数は６８個／ｃｍ^２、平面圧縮強度４３ｋＰａ、熱減少率１％以下であった。

この吸着素子を幅２５ｃｍ×高さ２５ｃｍ×吸着素子の厚み２２．５ｃｍのサイズで、１８個使用して吸着ロータを作製した。吸着素子の占有率は８８％と高い占有率であり、吸着ロータ外径は２．０ｍであった。ＩＰＡ除去性能を測定した結果、９９．５％以上の高いＩＰＡ除去性能を示した。

（実施例３）
吸着材として、ＺＳＭ−５のハイシリカゼオライトを８０重量％、繊維として、ガラス繊維およびアラミド繊維を１５重量％、有機バインダーとして、ＰＶＡを５重量％のシート組成となるように、湿式抄紙装置にてシートを作製した。このシートの厚さは０．１７ｍｍ、坪量７５ｇ／ｍ^２、引張強度１３Ｎであった。

この吸着素子を幅２５ｃｍ×高さ２５ｃｍ×吸着素子の厚み２０ｃｍのサイズで、１８個使用して吸着ロータを作製した。吸着素子の占有率は９３％と高い占有率であり、吸着ロータ外径は１．９ｍであった。ＩＰＡ除去性能を測定した結果、９８％以上の高いＩＰＡ除去性能を示した。

（実施例４）
吸着材として、Ｙ型のハイシリカゼオライトを３７．５重量％、ＺＳＭ−５のハイシリカゼオライトを３７．５重量％、繊維として、ガラス繊維およびアラミド繊維を２０重量％、有機バインダーとして、ＰＶＡを５重量％のシート組成となるように、湿式抄紙装置にてシートを作製した。このシートの厚さは０．１７ｍｍ、坪量７５ｇ／ｍ^２、引張強度１２Ｎであった。

次に、作製したシートに対してハニカム成形用接着剤としてポリ酢酸ビニールエマルジョンを使用して、波長１．３５ｍｍ、波高２．６ｍｍのハニカム（吸着素子前駆体）を、ハニカム成形機にて成形した。次に、この吸着素子前駆体を、無機バインダーとしてヘキサメタリン酸ソーダ７重量％水溶液に含浸し、ヘキサメタリン酸ソーダを含浸前シート重量に対して７重量％定着させた。その後、この吸着素子前駆体を焼成炉にて空気中４００℃で約３分間熱処理し、吸着素子を得た。この吸着素子の吸着材含有率は７８重量％、セル数は６８個／ｃｍ^２、平面圧縮強度１７ｋＰａ、熱減少率１％以下であった。

この吸着素子を幅２５ｃｍ×高さ２５ｃｍ×吸着素子の厚み２２．５ｃｍのサイズで、１８個使用して吸着ロータを作製した。吸着素子の占有率は８８％と高い占有率であり、吸着ロータ外径は２．０ｍであった。ＩＰＡ除去性能を測定した結果、９８％以上の高いＩＰＡ除去性能を示した。

（比較例１）
吸着材として、ＺＳＭ−５のハイシリカゼオライトを８０重量％、繊維として、ガラス繊維およびアラミド繊維を１５重量％、有機バインダーとして、ＰＶＡを５重量％のシート組成となるように、湿式抄紙装置にてシートを作製した。このシートの厚さは０．１７ｍｍ、坪量７５ｇ／ｍ^２、引張強度１３Ｎであった。

次に、作製したシートに対してハニカム成形用接着剤としてポリ酢酸ビニールエマルジョンを使用して、波長２．３ｍｍ、波高３．６ｍｍのハニカム（吸着素子前駆体）を、ハニカム成形機にて成形した。次に、この吸着素子前駆体を、無機バインダーとしてヘキサメタリン酸ソーダ７重量％水溶液に含浸し、ヘキサメタリン酸ソーダを含浸前シート重量に対して７重量％定着させた。その後、この吸着素子前駆体を焼成炉にて空気中４００℃で約３分間熱処理し、吸着素子を得た。この吸着素子の吸着材含有率は７８重量％、セル数は３０個／ｃｍ^２、平面圧縮強度１８ｋＰａ、熱減少率１％以下であった。

この吸着素子を幅２５ｃｍ×長さ２５ｃｍ×厚み４５ｃｍのサイズで、１８個使用して吸着ロータを作製した。ＩＰＡ除去性能を測定した結果、９７％以上の実施例１と同等のＩＰＡ除去性能を示した。しかし、吸着素子の占有率は７７％と低い占有率であり、吸着ロータ外径は２．４ｍであり、実施例１と比較して１．２倍以上、吸着ロータ外径が大きかった。

（比較例２）
吸着材として、ＺＳＭ−５のハイシリカゼオライトを８０重量％、繊維として、ガラス繊維およびアラミド繊維を１５重量％、有機バインダーとして、ＰＶＡを５重量％のシート組成となるように、湿式抄紙装置にてシートを作製した。このシートの厚さは０．１７ｍｍ、坪量７５ｇ／ｍ^２、引張強度１３Ｎであった。

この吸着素子を幅２５ｃｍ×長さ２５ｃｍ×厚み２２．５ｃｍのサイズで、１８個使用して吸着ロータを作製した。吸着素子の占有率は８８％と高い占有率であり、吸着ロータ外径は２．０ｍであり、実施例１と同等の吸着ロータサイズであった。しかし、ＩＰＡ除去性能を測定した結果、９１％以下と実施例１よりＩＰＡ除去性能が低かった。

（比較例３）
吸着材として、ＺＳＭ−５のハイシリカゼオライトを８５重量％、繊維として、ガラス繊維およびアラミド繊維を３重量％、有機バインダーとして、ＰＶＡを１２重量％のシート組成となるように、湿式抄紙装置にてシートを作製した。このシートの厚さは０．１７ｍｍ、坪量７５ｇ／ｍ^２、引張強度８Ｎであった。

次に、作製したシートに対してハニカム成形用接着剤としてポリ酢酸ビニールエマルジョンを使用して、波長１．３５ｍｍ、波高２．６ｍｍのハニカム（吸着素子前駆体）を、ハニカム成形機にて成形した。次に、この吸着素子前駆体を、無機バインダーとしてヘキサメタリン酸ソーダ７重量％水溶液に含浸し、ヘキサメタリン酸ソーダを含浸前シート重量に対して７重量％定着させた。その後、この吸着素子前駆体を焼成炉にて空気中４００℃で約３分間熱処理し、吸着素子を得た。この吸着素子の吸着材含有率は９１重量％、セル数は５８個／ｃｍ^２、熱減少率１％以下であった。

しかし、平面圧縮強度は４ｋＰａ以下と機械強度が弱く、吸着ロータを作製中に、ハニカムの目潰れや破損が目立ち、ハニカム構造を維持できなかった。

（比較例４）
吸着材として、ＺＳＭ−５のハイシリカゼオライトを８８重量％、繊維として、ガラス繊維およびアラミド繊維を７重量％、有機バインダーとして、ＰＶＡを７重量％のシート組成となるように、湿式抄紙装置にてシートを作製した。このシートの厚さは０．２３ｍｍ、坪量１０５ｇ／ｍ^２、引張強度１３Ｎであった。

次に、作製したシートに対してハニカム成形用接着剤としてポリ酢酸ビニールエマルジョンを使用して、実施例１同様の成形条件で、波長１．３５ｍｍ、波高２．６ｍｍになるようにハニカム（吸着素子前駆体）を、ハニカム成形機にて成形した。しかし、シート厚みが厚く、ハニカムの目潰れが目立ち、適切なハニカム成形ができなかった。

（比較例５）
吸着材として、ＺＳＭ−５のハイシリカゼオライトを８０重量％、繊維として、ガラス繊維およびアラミド繊維を１５重量％、有機バインダーとして、ＰＶＡを５重量％のシート組成となるように、湿式抄紙装置にてシートを作製した。このシートの厚さは０．１４ｍｍ、坪量４０ｇ／ｍ^２、引張強度３Ｎであった。

次に、作製したシートに対してハニカム成形用接着剤としてポリ酢酸ビニールエマルジョンを使用して、実施例１同様の成形条件で、波長１．３５ｍｍ、波高２．６ｍｍになるようにハニカム（吸着素子前駆体）を、ハニカム成形機にて成形した。しかし、シート引張強度が弱く、ハニカム成形中にシートが破断したり、ハニカムの凹凸部のひび割れが目立ち、適切なハニカム成形ができなかった。

以上、実施形態および実施例について説明したが、今回開示された実施形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１処理室、２第１流路形成部材、２ａ，１１ａ開口部、３モータ、４内周側流路形成部材、４ａ内周側開口端部、４ｂ，４ｃ内周側湾曲面、５外周側流路形成部材、５ａ外周側開口端部、５ｂ，５ｃ外周側湾曲面、６支持部材、１０中空円盤、１１第１中空円盤、１２第２中空円盤、２０仕切部、２１本体部、２２シール部、２３内周側シール部、２３ａ，２４ａシール面、２４外周側シール部、３０吸着素子、４０シール部材、４１内側シール部材、４２外側シール部材、９０吸着ロータ、９０ａ筒孔、１００吸着処理装置、Ｃ筒軸、Ｆ１被処理流体、Ｆ２清浄空気、Ｆ３加熱流体、Ｆ４濃縮流体、Ｒ１脱着領域、Ｒ２吸着領域、Ｓ空間部。

Claims

気体が通過可能な複数の吸着素子と、気体が通過不能な複数の仕切部とを備え、筒軸回りに回転する中空円柱状の吸着ロータであって、
前記吸着素子と前記仕切部とは、前記筒軸回りの周方向に交互に配列され、
各々の前記吸着素子は、直方体状の外形を有し、
前記吸着素子の体積が、前記吸着素子の体積と前記仕切部の体積との和の８４％以上を占める、吸着ロータ。
前記吸着素子は、吸着材を少なくとも１つ含み、前記吸着材の含有率が６５重量％以上８５重量％以下であり、
前記吸着素子は、前記気体の通路となるセルを前記吸着素子の表面１ｃｍ^２あたり５０個以上７０個以下有するハニカム構造体である、請求項１に記載の吸着ロータ。
前記吸着材は、ゼオライトおよび／または活性炭である、請求項２に記載の吸着ロータ。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の吸着ロータと、
前記吸着素子を通過する空気の流路を形成する流路形成部材と、を備える、吸着処理装置。