挥发性有机化合物处理装置的制作方法

文档序号:5017016阅读:106来源:国知局
专利名称:挥发性有机化合物处理装置的制作方法
技术领域
本发明涉及在例如甲苯、二甲苯、苯乙烯等如果放出到大气中则是有害的有机溶剂或其它的有机化合物的蒸汽、即挥发性有机化合物(简称为VOC)的分解中使用的挥发性有机化合物处理装置。
背景技术
在涂料工厂、半导体工厂或印刷工厂等中使用了大量的有机溶剂。已知从这样的工厂排出到大气中的VOC因与太阳光或臭氧等的反应而形成了有害的有机性微粒子或使大气中的臭氧浓度增加等对大气环境产生重大的不良影响的情况。因此,强烈地要求回收VOC并使其无害化。
为了进行VOC的回收,开发并普及了以蜂巢状形成了承载疏水性沸石或活性炭的片的气体浓缩叶轮(rotor)。利用催化剂或燃烧装置分解由气体浓缩叶轮吸附并浓缩的VOC使其无害化之后放出到大气中。
也开发了利用放电来分解VOC的装置。利用放电来分解VOC的装置的结构是与绝缘体一起用一对电极夹住承载了疏水性沸石的瓦楞状的VOC吸附体的结构。在VOC吸附体吸附饱和而不能充分地吸附VOC之前,在电极间施加5~7kV的交流电压发生放电,利用已发生的放电等离子体从VOC吸附体解吸VOC,进而将已解吸的VOC分解为水和二氧化碳。在用放电分解处理VOC的期间内,也流过与不是放电发生中的情况相同的量的处理对象气体。再有,如果使VOC吸附体接触放电并在分解处理VOC时停止气体的流动,则由于VOC吸附体只有1个,故不能进行气体的处理。
再有,将VOC吸附体吸附饱和而不能充分地吸附VOC这一点称为VOC吸附体转效。(例如,参照专利文献1)专利文献1特开2002-126445号公报希望有能分解处理VOC而且不发生对环境产生不良影响的物质、功耗少、装置成本低廉的装置。以往的利用放电来分解VOC的装置存在以下的问题。
(1)由于一度地处理全部的VOC吸附体,故必须增加放电电流,进而增加电源容量,装置成本提高了。
(2)由于在放电发生时也流过与放电不发生时相同的量的气体,故气体中的氮与氧因放电而发生反应,发生大量的有害的氮氧化物(简称为NOx)。

发明内容
与本发明有关的挥发性有机化合物处理装置的特征在于具备与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物的吸附体;以与该吸附体的一部分接触的方式发生放电的多个电极对;以及通过对该电极对施加电压来控制在哪个上述电极对中发生放电的放电控制机构,上述电极对被分成多个组,上述放电控制机构对上述电极对的每个组施加电压,以使不同的上述吸附体的部分顺序地与放电接触。
此外,与本发明有关的挥发性有机化合物处理装置具备与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物的吸附体;以与该吸附体的一部分接触的方式发生放电的一对电极;以及放电控制机构,使至少一侧的上述电极或上述吸附体的至少某一个移动,对上述电极对施加电压,以使不同的上述吸附体的部分顺序地与放电接触。
再者,与本发明有关的挥发性有机化合物处理装置具备与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物的吸附体;以与该吸附体接触的方式发生放电的电极对;多个气体处理单元,被分成具有将上述吸附体和上述电极对容纳在其中的可密闭的隔室的多个组;以及放电控制机构,对上述电极对施加电压,以使在该气体处理单元的组中顺序地发生放电。
进而,与本发明有关的挥发性有机化合物处理装置具备与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物的吸附体;以在其间夹住该吸附体的方式配置的发生放电的电极对;检测处理对象气体中的挥发性有机化合物的浓度的VOC浓度传感器;以及放电控制机构,从用该VOC浓度传感器检测出的挥发性有机化合物的浓度求出上述吸附体吸附的挥发性有机化合物的量,在该吸附的挥发性有机化合物的量大于等于规定值之后,对上述电极对施加电压,发生放电。
再者,与本发明有关的挥发性有机化合物处理装置具备与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物的吸附体;以在其间夹住该吸附体的方式配置的发生放电的电极对;检测处理对象气体中的挥发性有机化合物的浓度的VOC浓度传感器;以及放电控制机构,从用该VOC浓度传感器检测出的挥发性有机化合物的浓度求出上述吸附体吸附的挥发性有机化合物的量,根据放电开始时刻的上述吸附体吸附的挥发性有机化合物的量,使施加电压、放电电流、放电继续时间中的至少某一个变化。
进而,与本发明有关的挥发性有机化合物处理装置具备与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物的吸附体;以在其间夹住该吸附体的方式配置的发生放电的电极对;以及流量调整机构,发生放电时流向上述吸附体的处理对象气体的流量比不发生放电时的流量少。
再者,与本发明有关的挥发性有机化合物处理装置具备与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物的吸附体;以在其间夹住该吸附体的方式配置的发生放电的电极对;以及气体返回机构,在放电发生时和其后的规定期间内在上述吸附体中朝与处理对象气体的流动相反的方向流过气体。
进而,与本发明有关的挥发性有机化合物处理装置具备与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物的吸附体;以与该吸附体接触的方式发生放电的电极对;气体处理单元,具有在其中容纳上述吸附体和上述电极对的可密闭的隔室;以及气体返回机构,在放电发生时密闭的上述隔室中发生放电后的规定的期间内在与处理对象气体的流动相反的方向上流过气体。
再者,与本发明有关的挥发性有机化合物处理装置具备作为电介质的吸附体,与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物,以规定的气孔率形成处理对象气体流过的规定的直径的孔而构成以及以在其间夹住该吸附体的方式配置的施加交流电压的电极对。
进而,与本发明有关的挥发性有机化合物处理装置具备吸附体,与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物,具有处理对象气体通过的气体通路,将该气体通路的壁面作为电介质来形成;以及以在其间夹住该吸附体并在与气体通路的壁面交叉的方向上发生放电的方式配置的施加交流电压的电极对。
再者,与本发明有关的挥发性有机化合物处理装置具备与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物的吸附体;以在其间夹住该吸附体的方式配置的发生放电的施加交流电压的电极对;与上述电极对之中的某个上述电极邻接地配置的固体的电介质;以及为了以热的和电的方式结合该电介质与上述电极而在上述电介质与上述电极之间设置的供电层。
由于与本发明有关的挥发性有机化合物处理装置的特征在于,具备与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物的吸附体;以与该吸附体的一部分接触的方式发生放电的多个电极对;以及通过对该电极对施加电压来控制在哪个上述电极对中发生放电的放电控制机构,上述电极对被分成多个组,上述放电控制机构对上述电极对的每个组施加电压,以使不同的上述吸附体的部分顺序地与放电接触,故具有能用小的电源容量高效地处理挥发性有机化合物的效果。
此外,由于具备与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物的吸附体;以与该吸附体的一部分接触的方式发生放电的一对电极;以及放电控制机构,使至少一侧的上述电极或上述吸附体的至少某一个移动,对上述电极对施加电压,以使不同的上述吸附体的部分顺序地与放电接触,故具有能用小的电源容量高效地处理挥发性有机化合物的效果。
进而,由于具备与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物的吸附体;以与该吸附体接触的方式发生放电的电极对;多个气体处理单元,被分成具有将上述吸附体和上述电极对容纳在其中的可密闭的隔室的多个组;以及放电控制机构,对上述电极对施加电压,以使在该气体处理单元的组中顺序地发生放电,故具有能用小的电源容量高效地处理挥发性有机化合物的效果。
再者,由于具备与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物的吸附体;以在其间夹住该吸附体的方式配置的发生放电的电极对;检测处理对象气体中的挥发性有机化合物的浓度的VOC浓度传感器;以及放电控制机构,从用该VOC浓度传感器检测出的挥发性有机化合物的浓度求出上述吸附体吸附的挥发性有机化合物的量,在该吸附的挥发性有机化合物的量大于等于规定值之后,对上述电极对施加电压,发生放电,故具有能用少的功耗处理挥发性有机化合物的效果。
进而,由于具备与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物的吸附体;以在其间夹住该吸附体的方式配置的发生放电的电极对;检测处理对象气体中的挥发性有机化合物的浓度的VOC浓度传感器;以及放电控制机构,从用该VOC浓度传感器检测出的挥发性有机化合物的浓度求出上述吸附体吸附的挥发性有机化合物的量,根据放电开始时刻的上述吸附体吸附的挥发性有机化合物的量,使施加电压、放电电流、放电继续时间中的至少某一个变化,故具有能用少的功耗处理挥发性有机化合物的效果。
再者,由于具备与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物的吸附体;以在其间夹住该吸附体的方式配置的发生放电的电极对;以及流量调整机构,发生放电时流向上述吸附体的处理对象气体的流量比不发生放电时的流量少,故具有能减少氮氧化物的发生的效果。
再者,由于具备与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物的吸附体;以在其间夹住该吸附体的方式配置的发生放电的电极对;以及气体返回机构,在放电发生时和其后的规定期间内在上述吸附体中朝与处理对象气体的流动相反的方向流过气体,故具有能减少氮氧化物的排出量的效果。
进而,由于具备与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物的吸附体;以与该吸附体接触的方式发生放电的电极对;气体处理单元,具有在其中容纳上述吸附体和上述电极对的可密闭的隔室;以及气体返回机构,在放电发生时密闭的上述隔室中发生放电后的规定的期间内在与处理对象气体的流动相反的方向上流过气体,故具有能减少氮氧化物的发生和排出量的效果。
再者,由于具备作为电介质的吸附体,与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物,以规定的气孔率形成处理对象气体流过的规定的直径的孔而构成;以及以在其间夹住该吸附体的方式配置的施加交流电压的电极对,故具有能使放电变得稳定的效果。
进而,由于具备吸附体,与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物,具有处理对象气体通过的气体通路,将该气体通路的壁面作为电介质来形成;以及以在其间夹住该吸附体并在与气体通路的壁面交叉的方向上发生放电的方式配置的施加交流电压的电极对,故具有能使放电变得稳定的效果。
再者,由于具备与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物的吸附体;以在其间夹住该吸附体的方式配置的发生放电的施加交流电压的电极对;与上述电极对之中的某个上述电极邻接地配置的固体的电介质;以及为了以热的和电的方式结合该电介质与上述电极而在上述电介质与上述电极之间设置的供电层,故具有能使放电变得稳定的效果。


图1是本发明的实施例1中的挥发性有机化合物处理装置的系统框图。
图2是说明本发明的实施例1中的VOC处理装置的结构的图。
图3是说明本发明的实施例1中的气体处理单元的结构的图。
图4是说明在本发明的实施例1中的VOC处理装置的控制方式中气体处理单元的组取的工作状态的序列的图。
图5是说明在本发明的实施例1中的VOC处理装置的控制方式的效果的图。
图6是说明与本发明有关的VOC处理装置的另一控制方式的图。
图7是说明与本发明有关的VOC处理装置的又一控制方式的图。
图8是说明使与本发明有关的VOC处理装置的组的构成可变的情况的控制方式的图。
图9是说明本发明的实施例2中的气体处理单元的结构的图。
图10是说明本发明的实施例3中的气体处理单元的结构的图。
图11是说明本发明的实施例4中的气体处理单元的结构的图。
图12是说明本发明的实施例4中的供电层的结构的例的图。
图13是示出了在本发明的实施例4中的入口部中设置了绝缘层的高压电极的纵剖面图的图。
图14是说明本发明的实施例5中的气体处理单元的结构的图。
图15是说明本发明的实施例6中的气体处理单元的结构的图。
图16是说明本发明的实施例7中的气体处理单元的结构的图。
图17是说明本发明的实施例8中的气体处理单元的结构的图。
图18是说明本发明的实施例9中的气体处理单元的结构的图。
图19是说明本发明的实施例10中的气体处理单元的结构的图。
图20是说明在本发明的实施例10中的散热板之间设置了绝缘物的高压电极的结构的图。
图21是说明本发明的实施例11中的VOC处理装置的结构的图。
图22是说明本发明的实施例12中的VOC处理装置的结构的图。
图23是说明本发明的实施例13中的VOC处理装置的结构的图。
图24是说明本发明的实施例14中的VOC处理装置的结构的图。
图25是说明本发明的实施例14中的VOC处理装置的气体处理单元的结构的纵剖面图。
图26是说明本发明的实施例14中的VOC处理装置的气体处理单元的电极配置的横剖面图。
图27是说明本发明的实施例14中的VOC处理装置的电极的结构的纵剖面图。
图28是说明本发明的实施例14中的VOC处理装置中的气体处理单元内的因吸附剂的位置引起的VOC吸附量的变化的图。
图29是说明本发明的实施例15中的VOC处理装置的气体处理单元的电极配置的横剖面图。
图30是说明本发明的实施例15中的VOC处理装置的电极的结构的纵剖面图。
图31是说明本发明的实施例15中的接近于VOC处理装置的接地电极的位置上的纵剖面图。
图32是说明本发明的实施例16中的VOC处理装置的气体处理单元的电极配置的横剖面图。
图33是说明本发明的实施例17中的VOC处理装置的结构的平面图。
图34是说明本发明的实施例17中的VOC处理装置的气体处理单元的结构的纵剖面图。
图35是说明本发明的实施例18中的VOC处理装置的结构的图。
图36是说明本发明的实施例19中的VOC处理装置的结构的图。
图37是说明本发明的实施例20中的VOC处理装置的结构的图。
图38是说明本发明的实施例21中的VOC处理装置的系统框图。
图39是说明本发明的实施例21中的VOC处理装置取的工作状态的图。
图40是说明在本发明的实施例21中的VOC处理装置的控制方式中气体处理单元的组取的工作状态的序列的图。
图41是说明本发明的实施例22中的VOC处理装置的系统框图。
图42是说明本发明的实施例22中的VOC处理装置取的工作状态的图。
图43是说明在本发明的实施例22中的VOC处理装置的控制方式中气体处理单元的组取的工作状态的序列的图。
图44是说明本发明的实施例23中的VOC处理装置的系统框图。
图45是说明本发明的实施例23中的处理对象气体中的VOC浓度与气体处理单元的各组中的吸附剂的VOC吸附量的关系的图。
具体实施例方式
实施例1.
图1是实施例1中的挥发性有机化合物处理装置(简称为VOC处理装置)的系统框图。假定在VOC处理装置中具有吸附并利用放电分解气体被并列地被供给的VOC的被分为规定个数(大于等于2个)的组的规定的个数的气体处理单元1;发生引起放电用的交流高电压的高电压发生装置2;对某个气体处理单元1施加高电压的电压开关控制机构3;处于气体的吸入口的过滤器4;调整流过各气体处理单元1的气体的流量的流量调整机构5;以及排气扇6。在此,电压开关控制机构3是本发明中的放电控制机构。再有,在气体处理单元1的组中假定具有大于等于1个的气体处理单元1。
气体处理单元1具有吸附VOC的吸附剂1C以及作为发生放电的一对电极的接地电极1A和高压电极1D。
VOC处理装置通过利用排气扇6从装置排出气体,从吸入口吸入相同的量的气体。将VOC处理装置吸入的气体称为处理对象气体,将从VOC处理装置排出的气体称为已处理气体。使已处理气体变为不包含VOC或NOx等的清洁的空气是VOC处理装置的使命。
过滤器4用来除去油漆渣或油分等的粘接度高且比较容易从处理对象气体分离的成分。过滤器4是有用的,但对VOC处理装置来说不是必须的。在用另外的装置处理的气体成为处理对象气体等的在处理对象气体中不包含能用过滤器4除去的成分的情况下,不需要过滤器4。
在图2中示出说明VOC处理装置的结构的图。在图2(a)中示出横剖面图,在图2(b)中示出纵剖面图。此外,在图3中示出说明气体处理单元1的结构的图。在图3(a)中示出横剖面图,在图3(b)中示出纵剖面图。再有,图2(a)中的BB剖面中的剖面图是图2(b)和图3(b),图2(b)中的AA剖面中的剖面图是图2(a)和图3(a)。
从图2(a)可知,在本实施例1中,在剖面为圆形的容器7中具有被分为6组(每组6个)的36个气体处理单元1。在图2(a)中虚线意味着气体处理单元1的组的划分。如图2(b)中所示,在该每个组中具有调整气体的流量的阀5A。在图2(b)中,处理对象气体从处于容器7的右下的吸气7A进入VOC处理装置的内部,进而通过阀5A被并列地配置的气体处理单元1处理,从处于容器7的左下的排气7B作为已处理气体被排出。在吸气口7A的外侧具有过滤器4,在排气7B的紧挨着的内侧具有排气扇6。再有,在图2(b)中将容器7的外侧不是作为剖面图而是作为从侧面看的图来描述。
如图3中所示,1个气体处理单元1由下述部分构成圆筒状的接地电极1A;在接地电极1A的内部存在的、一端为半球面的圆筒状的玻璃管1B;以充满玻璃管1B与接地电极1A之间的空间的方式配置的作为吸附体的吸附剂1C;在与玻璃管1B的内表面密接的圆筒状的高压电极1D;连结高压电极1D与电压开关控制机构3之间的高压导线1E;在流过高压导线1E的电流超过容许值的情况下切断的熔断器1F;以及在玻璃管1B内支撑高压导线1E流过电流的刷状的支撑材料1G。将接地电极1A与高压电极1D之间的间隔定为能用所施加的高电压发生放电的值。吸附剂1C为球状的疏水性沸石,疏水性沸石的直径为与接地电极1A与玻璃管1B的间隔大致相同。如果这样的话,则使1列疏水性沸石进入到接地电极1A与玻璃管1B中。
在VOC处理装置整体中存在的吸附剂1C的一部分就存在于各气体处理单元1中。因此,如果对气体处理单元1的高压电极1D施加高电压,则一部分吸附剂1C与放电接触。此外,气体处理单元1具有接地电极1A与高压电极1D这样的电极对,气体处理单元1的组也是电极对的组。
熔断器1F的图中左侧的高压导线1E连接到电压开关元件3A上。在每个气体处理单元1中都具有电压开关元件3A。与在容器7的外侧存在的高电压发生装置2的发生高电压的端子连接的高压导线1H从容器7的高压线导入口7C进入到容器内部,连接到电压开关元件3A的一个端子上。在电压开关元件3A的另一个端子上连接了高压导线1E,如果使电压开关元件3A接通,则对对应的气体处理单元1的高压电极1D施加高电压。对高压导线1E和高压导线1H等的被施加高电压的部分实施必要的绝缘。虽然未图示,但电连接高电压发生装置2的被接地的端子与各气体处理单元1的接地电极1A之间。此外,高压线导入口7C具有必要的气密性。
如图2(a)中所示,在容器7中形成的孔中各容纳1个气体处理单元1。再有,在容器7中形成的孔的侧面上配置接地电极1A和必要的布线后,插入其它的构成要素作成气体处理单元1。在容纳气体处理单元1的孔与容器7之间是可密闭的空洞7D。在该空洞7D中充满冷却用的水并使其循环。在空洞7D的图2(b)中的中央的位置上具有隔壁7E,在隔壁7E中在上部具有1个部位的贯通孔7F。在容器7的下侧,在与隔壁7E相比处于右侧的位置上具有冷却水供给口7G。在容器7的下侧,在与隔壁7E相比处于左侧的位置上具有冷却水排出口7H。从冷却水供给口7G进入到空洞7D内的水因具有隔壁7E而移动到上方向,通过贯通孔7F移动到隔壁7E的左侧,进而向下移动,从冷却水排出口7H被排出。
其次,说明其工作。首先,说明气体处理单元1的工作状态。气体处理单元1取工作状态A和工作状态B这样的2个工作状态。工作状态A是阀5A打开且未对高压电极1D施加了高电压的状态,是吸附剂1C吸附VOC的工作状态。与此不同,在工作状态B中,是将阀5A关闭、对高压电极1D施加高电压、在接地电极1A与高压电极1D之间发生了放电的状态。在工作状态B中,对高压电极1D施加约1kHz、约10kV的交流电流。于是,在作为包围高压电极1D的电介质的玻璃管1B的外表面与接地电极1A的内表面之间发生稳定的放电。再有,也可使用氧化铝(alumina)或氧化锆(zirconia)等的陶瓷管或陶瓷熔射玻璃衬套等来代替玻璃管。
吸附剂1C与放电接触使温度上升,放出已吸附的VOC。已放出的VOC与电子碰撞或与因放电而发生的氧原子或臭氧等活性材料反应,分解为水和二氧化碳。VOC从吸附剂1C被解吸,吸附剂1C被再生为可吸附VOC的状态。
分解VOC的力比臭氧强的氧原子的寿命短至约1微秒,如果发生的话,则几乎不移动就消失了。因此,在发生了放电的部位的很近处进行由氧原子引起的VOC的分解。由于臭氧的寿命比较长,约为100秒,故即使在离开发生了气体处理单元1内部的放电的部位较远的场所,如果臭氧移动过来的话,则臭氧也与VOC反应而分解VOC。
在图4中示出在VOC处理装置的控制方式中气体处理单元1取的工作状态的序列。具有从相1至相6,在相n中组n处于工作状态B,剩下的组为工作状态A。从相1顺序地变化到相6,在相6之后返回到相1。在本实施例1中,1相为10分钟,1周期为60分钟。
在图5中说明由图4的序列得到的方式(称为本方式)的效果。在图5中,在横轴上取作时间轴,在纵轴上描述VOC处理装置的功耗。实线是本方式,虚线是连续方式(后述),点线是间歇方式(后述)。从图5可知,本方式与连续方式、间歇方式的任一方式相比,功耗都少。再有,关于1周期中的功耗的积分值,本方式与间歇方式大致相同,连续方式的功耗的积分值比上述两方式大。
在此,间歇方式是专利文献1中的方式,是在吸附剂1C中充分地吸附了VOC后一边流过处理对象气体一边同时使全部的吸附剂接触放电来处理的方式。所谓连续方式,是一边流过处理对象气体一边连续地发生放电、常时地进行吸附剂1C的再生的方式。
如在专利文献1中记载的那样,VOC的浓度越高,在VOC的处理中需要的能量越少。如在前面已说明的那样,VOC与被放电的电子发生碰撞或与被放电的电子与氧分子碰撞而发生的氧原子或臭氧等的活性材料反应而被分解。因此,处理对象气体中的VOC的浓度越高,VOC与活性材料或电子反应的概率越高,处理的效率也越高。因此,在不浓缩VOC的连续方式中,与浓缩VOC的本方式和间歇方式相比,功耗较大。
如果比较本方式与间歇方式,则在间歇方式中,由于在短时间内消耗与本方式大致相同的功耗量,故装置的电源容量变大,电源装置的成本也变高。与此不同,在本方式中,由于稳定地消耗小的功耗,能以高效率分解VOC,故可减小装置的电源容量,可实现VOC处理装置的低成本化。
根据所设想的VOC的浓度或处理对象气体的量等来决定气体处理单元1的组的数目、处理的周期和功耗等,使其成为合适的值。由于必须使吸附剂不转效,故在能使用大量的吸附剂的大型的装置中,处理的周期变长,在小型的装置中,处理的周期变短。即使在VOC浓度变动的情况下,如果按周期平均地看,则周期越长,VOC的量进入到规定的范围内的概率越高,可减小吸附剂转效的概率。关于使气体处理单元1的组的数目多的做法,由于减少了一度进行解吸处理的吸附剂的量,故可进一步减小电源容量的可能性大。为了使吸附剂解吸VOC,由于即使吸附剂的量少也必须用放电处理规定的时间,故即使在增加组的数目的情况下,也必须使各组中的取工作状态B的时间为大于等于该规定的时间。功耗定为在气体处理单元1取工作状态B的时间内在吸附了所设想的最大量的VOC的情况下从吸附剂能解吸并分解VOC的大小。
在本方式中,在工作状态B中不在气体处理单元1中流过处理对象气体。这是为了尽可能不发生NOx。通过注入放电能量来生成高速电子,通过已被生成的高速电子与处理对象气体中的氧分子或氮分子碰撞而生成有害的NOx。如果在放电处理时停止气体流,则减少NOx的生成量。如果气体中的NOx为约3%,则NOx的分解与生成成为大致平衡的状态,即使所投入的放电能量变大,NOx的浓度也不上升。在停止了气体的情况下,在气体处理单元1的内部空间中成为该平衡状态,只生成相对于气体处理单元1的内部空间的体积来说约3%的发生的NOx的量。气体处理单元1的内部空间的体积与气体流量相比是很小的,发生的NOx的量也少。在放电发生时也流过与未发生放电时相同的量的气体的情况下,大致与投入的放电能量成比例地生成NOx。
再有,因放电发生中停止气体流导致的减少NOx的生成量的效果也适用于间歇方式。但是,在应用于间歇方式的情况下,在放电发生中在VOC处理装置中不能流过处理对象气体,必须在某处预先储存在其间发生的处理对象气体,或使处理对象气体不发生。与此不同,在本方式中,停止气体流的单元只是一部分的气体处理单元1,具有作为VOC处理装置整体不中断处理对象气体的处理的效果。
如果使充分地吸附了VOC的吸附剂接触放电,则吸附剂温度上升,已被吸附的VOC快速地被解吸,在流过气体的情况下,存在没有因放电而分解的VOC作为已处理气体漏泄到VOC处理装置外的问题。通过在放电时停止气体,VOC不会溢出到气体处理单元1的外部。已被解吸的VOC停留在气体处理单元1内,与电子或活性材料反应而被分解。
在本实施例1中,同时实施了在一部分的气体处理单元1中顺序地发生放电和在放电时停止气体流,但也可只实施其中的某一项。
在从吸附剂1C解吸VOC的基础上,若吸附剂1C的温度高,则解吸效率也提高了。但是,如果放电发生的空间内的气体的温度变高,玻璃管1B的温度过分高,则导致玻璃管1B的耐压的下降,有时引起玻璃管1B的绝缘破坏。通过玻璃管1B的绝缘破坏,则气体处理单元1不能发挥其功能。即使不至于引起绝缘破坏,如果玻璃管1B的的温度上升,则玻璃管1B的电介质损耗tanδ增大,功耗增大。因此,在本实施例1中,对接地电极1A进行水冷,间接地抑制玻璃管1B的温度上升,即使在放电中,玻璃管1B或吸附剂1C的温度也为约100℃。在现有的气体浓缩叶轮等中,由于因吸附剂的周围的VOC浓度变高而发生VOC从吸附剂解吸的速度下降的现象(称为饱和现象),即使存在该现象,加热到约300℃使之能解吸VOC,也解吸了VOC。在利用放电解吸VOC的本方式中,由于就地分解已解吸的VOC,故不发生饱和现象,即使将吸附剂的温度抑制在约100℃,也可解吸VOC。再有,也可不一定是约100℃。只要是能保护电介质并能高效地进行解吸处理的温度,可比约100℃高,也可比约100℃低。
由于即使在放电发生中也只将吸附剂1C加热到约100℃,故在变化为不放电的工作状态A后吸附剂的温度立即下降,可吸附VOC。再有,在工作状态A中的气体处理单元1内的温度约为冷却水的温度。即使在从工作状态B返回到工作状态A之后有不能充分地吸附VOC的气体处理单元1的情况下,过半数的气体处理单元1也为能充分地吸附VOC的状态,具有为了对吸附剂进行再生可没有停止VOC的分解的工序的效果。
在本实施例1中,假定某一个组的气体处理单元1常时地取工作状态B,但也可如图6中所示那样全部的组取作为工作状态A的相0这样的序列。
在本实施例1中,将各组中的气体处理单元1的数目定为相同,取工作状态B的时间也定为相同。这是为了使VOC处理装置稳定地高效地工作。组中的气体处理单元1的数目可不同,或可使取工作状态B的时间或放电的功耗等变化。但是,在该情况下,存在如果不同时采取某种对策的话效率就下降的可能性。只要是通过顺序地对在吸附剂1C中充分地吸附了VOC的气体处理单元1的组施加高电压发生放电的控制方式,即使采用任一种控制方式都具有能减少因提高VOC浓度导致的VOC的分解中需要的功率而且减小电源容量的效果。
在本实施例1中具备多个气体处理单元1,但也可没有气体处理单元1。只要是能将吸附剂区分为多个部分、使吸附剂充分地吸附VOC、用顺序地在电极间发生的放电来处理区分的吸附剂的一部分,就具有减少VOC的分解中需要的功率而且减小电源容量的效果。再有,所谓能区分为多个部分,假定也包含根据情况使区分的方法变化的情况。
也可用多个电极对兼用接地电极1A或高压电极1D的某一个。只要接地电极1A或高压电极1D的任一方有对的数目以便能构成接地电极1A和高压电极1D的多个对即可。
在此,一般来说,将在VOC处理装置中成为必要的对策分类为性能维持对策和效率提高对策。所谓性能维持对策,是作为VOC处理装置无问题地使其工作用的对策。所谓效率提高对策,是提高作为VOC处理装置的效率的对策。根据需要来实施性能维持对策和效率提高对策。
使各组中的气体处理单元1的数目不同这一点有时成为效率提高对策。例如,在图2(a)中在中央设置了空洞,但也可在该部位上设置气体处理单元1。在该情况下,即使是外侧的尺寸相同的容器7,也可多设置1个气体处理单元1。但是,在将37个气体处理单元1同样地分割为6个组的情况下,组的气体处理单元1的数目为6个的是5个组,组的气体处理单元1的数目为7个的是1个组。如果VOC处理装置的电源容量中有富裕,则不需要实施对策,但在电源容量没有余量的情况下,必须实施增大电源容量的性能维持对策以便即使是气体处理单元1的数目为7个的组也能适应。再者,作为效率提高对策,必须根据同时成为工作状态B的气体处理单元1的数目或是使成为工作状态B的时间相同而使功耗变化,或是使功耗相同而使成为工作状态B的时间变化。再有,如果电源容量没有余量,则在使成为工作状态B的时间相同的情况下,必须使电源容量为7/6倍,在使成为工作状态B的时间变化的情况下,必须使电源容量为37/36倍。
在气体处理单元1的总数不为组数的整数倍的情况下,也可将组分成大于等于2个种类,在每个种类中其中的1个组顺序地取工作状态B。例如将37个气体处理单元1分割为各4个气体处理单元的种类A的3组和各5个气体处理单元的种类B的5组,也可取图7那样的工作序列。在图7中,从组A1到组A3某一个组顺序地成为工作状态B,从组B1到组B5某一个组顺序地成为工作状态B。在图7中,在种类A和种类B中使取工作状态B的时间相同,使功耗与气体处理单元1的数目成比例。即使这样来控制,也可在各气体处理单元1中同样地高效地处理VOC。在种类A和种类B中也可将取工作状态B的时间、进而是周期定为不同的值,以便在种类A和种类B中使吸附剂与处理对象气体接触的时间大致相等。再者,如果在种类A和种类B中关于VOC的处理不发生不能容许的差别,则能以任何方式来决定种类A和种类B的功耗和处理时间。
作为气体处理单元1的总数不为组数的整数倍的情况的效率提高对策,也可采取图8中示出的对策。在图8中,在成为工作状态B的部位上用括弧包围,写上取工作状态B的气体处理单元1的号码。如果看图8,则取工作状态B的气体处理单元1的数目始终为恒定,但取工作状态B的气体处理单元1的组的构成随时间而变化。最初,号码1~7的气体处理单元1同时成为工作状态B,但其次号码36、37、1~5的气体处理单元1同时成为工作状态B。即使这样的话,也能在各气体处理单元1中同样地高效地处理VOC。利用作为放电控制机构的电压开关控制机构3来进行气体处理单元1的组的划分。
在工作状态B中不停止气体流的情况下,不附加特别的管道就能容易地实施这样的控制。处理对象气体的管道变得复杂,在每个气体处理单元1中必须有阀5A,但在放电时停止气体流的情况下,也可进行同样的控制。
在本实施例1中,用图2和图3中示出的结构的VOC处理装置进行了说明,但只要是将吸附VOC的吸附剂夹在其间、存在1对电极、在电极间发生的放电与吸附剂接触的结构,则可以是任何的结构。在高压电极的周围配置了电介质,但也可在接地电极一方附加电介质。也可在高压电极和接地电极的两者之间具有空隙、在高压电极和接地电极之间配置电介质。再者,也可没有电介质而施加交流或直流高电压。
在本实施例1中,在气体处理单元1的吸气侧设置了在放电时停止气体流的阀5A,但也可设置在排气侧。由于在气体处理单元1的每个组中设置了阀5A,故在削减部件数目以实现低成本方面是有利的。也可在每个气体处理单元1中设置阀5A,在该情况下,虽然装置的成本提高了,但也有可进行更高级的控制、可提高VOC的处理效率的情况。
在本实施例1中,在每个气体处理单元1中设置了电压开关元件3A,但也可在气体处理单元1的每个组中设置电压开关元件3A。在气体处理单元1的每个组中设置电压开关元件3A的做法减少了电压开关元件3A的数目,在低成本化方面是有利的。
在放电时完全停止了气体流,但也可使在与放电接触时流过吸附剂的气体流量比未与放电接触时流过吸附剂的流量少。现在考察若以何种程度减少气体流量就能减少NOx的发生。在此,将与放电接触时的气体流量相对于未与放电接触时的气体流量的比率定为X。X是不到1而大于等于0的实数。如前面已说明的那样,如果NOx浓度提高,则NOx分解的反应不能忽略。在NOx浓度小、NOx分解的反应可忽略的情况下,NOx的发生量与气体流量无关,是相同的。因而,如果将气体流量定为X倍,则气体中的NOx浓度为1/X倍。如果气体中的NOx浓度提高,则NOx的分解反应不能忽略,气体中的NOx浓度比1/X倍小。在气体中的NOx浓度比1/X倍小的情况下,可得到能减少NOx的发生的效果。
可不用阀5A而是采用由开口和堵塞开口的构件构成的机构,只要是能充分地减少流过与放电接触的吸附剂的气体的流量的机构,流量调整机构就可以是任一种机构。也可在每个气体处理单元1中具备流量调整机构。
为了抑制NOx的发生,采用在放电时停止或减少包含氮的处理对象气体的供给这样的对策就可得到充分的效果,但如果对放电中的气体处理单元1供给氩、氦等的惰性气体或氧气,则可进一步减少NOx的发生。特别是在流过氧气的情况下,就更多地发生氧原子或臭氧,可进一步提高VOC的分解效率。将以减少NOx的目的按规定的浓度配制了对放电中的气体处理单元1供给的规定的成分的气体称为特别配制气体。在氧气等1种成分的情况下,也称为特别配制气体。可对特别配制气体进行回收、再利用。
在本实施例1中,使用了疏水性沸石作为吸附剂,但通过作成疏水性的吸附剂,即使在处理对象气体中水分多的情况下,也具有能吸附VOC这样的效果。只要是事先进行使处理对象气体干燥等的前处理的情况,也可以不是疏水性的吸附剂。将疏水性沸石作成球状,但只要是能通过处理对象气体、能配置在电极之间的形状,吸附剂可以是任何的形状。作为吸附剂,除了沸石外,也可以是中空硅酸盐、脱铝酸盐八面沸石、高氧化硅五面沸石、硅胶等的高氧化硅吸附剂。也可以是其它的种类的吸附剂。只要能吸附而且解吸VOC,吸附剂可以是任何的种类。
以上的情况也适用于其它的实施例。
实施例2.
本实施例2中变更了气体处理单元1的内部的电极结构。在图9中示出说明本实施例2中的气体处理单元1的结构的图。在图9(a)中示出横剖面图,在图9(b)中示出纵剖面图。在接地电极1A的内表面上涂敷电介质膜1J,将球状的疏水性沸石配置成1列,配置了金属圆筒的高压电极1D。其它的结构与实施例1相同。
在本实施例2中,由于在接地电极1A上涂敷了电介质膜1J,故通过对接地电极1A进行水冷也可冷却电介质。因此,与实施例1的情况相比,可增大使电介质膜1J的温度为相同的约100℃的情况的放电功率密度,可使气体处理单元1更加小型化。再有,由于施加电压不太变动,故放电功率密度与放电电流密度成比例。
在本实施例2中,也可用小的电源容量高效地处理VOC,可减少NOx的发生。
再有,也可使金属密接在电介质的管的外侧来构成接地电极1A以代替在接地电极1A的内表面上涂敷电介质膜1J。
实施例3.
本实施例3中变更了气体处理单元1的内部的电极结构并变更了实施例1以便冷却高压电极。在图10中示出说明本实施例3中的气体处理单元1的结构的图。在图10(a)中示出横剖面图,在图10(b)中示出纵剖面图。再有,图10(a)中的BB剖面是图10(b),图10(b)中的AA剖面是图10(a)。
作成了可在内部使冷却水流过金属圆筒制的高压电极1D的结构。将高压电极1D作成2重结构的圆筒,在内侧的圆筒的一端上有冷却水流入的冷却水供给口1N,从冷却水供给口1N流入的冷却水从相反一侧的端部流出,返回到与外侧的圆筒之间的空间,从冷却水排出口1P流出。在高压电极1D的外表面上涂敷了电介质膜1J。即,作为与电介质邻接的的电极的高压电极1D具备电极冷却机构。
由于高压电极1D的内表面(与冷却水接触的面)未进行任何涂敷,故冷却水为电阻率大于等于104(Ω×m)的纯水,以免高压电极1D经冷却水接地。
在电介质膜1J的外部,与实施例2同样地配置1列球状的疏水性沸石,配置了金属圆筒的接地电极1A。在接地电极1A的外侧的空洞7D中不流过冷却水。
其它的结构与实施例1相同。
在本实施例3中,也可用小的电源容量高效地处理VOC,可减少NOx的发生。
在本实施例3中,由于在高压电极1D上涂敷了电介质膜1J,故通过对高压电极1D进行水冷也可冷却电介质膜1J。因此,在使电介质膜1J的温度定为与实施例1的情况相同的约100℃的情况下,与冷却接地电极1A的实施例1的情况相比,可提高处于接地电极1A与高压电极1D之间的放电空间的温度。即,即使提高放电功率密度、放电空间的温度变高,电介质膜1J的温度也可维持为约100℃。由于可提高放电功率密度,故在相同的输出的情况下,可使气体处理单元1进一步实现小型化。再有,在接地电极1A上涂敷电介质膜1J等与接地电极1A邻接地有电介质的情况下,冷却接地电极1A的做法可提高放电功率密度。如果冷却高压电极1D和接地电极1A这两者,则可进一步提高放电功率密度。
再有,通过在高压电极1D的与冷却水接触的全部的面上涂敷绝缘膜,没有必要使用纯水,可使用通常的水道水或工业用水来冷却。
以上的情况也适用于冷却电极的其它的实施例。
实施例4.
本实施例4中以使用玻璃管来代替实施例3中的电介质膜的方式变更了实施例3。在图11中示出说明在本实施例4中的气体处理单元1的结构的图。在图11(a)中示出横剖面图,在图11(b)中示出纵剖面图。再有,图11(a)中的BB剖面是图11(b),图11(b)中的AA剖面是图11(a)。
高压电极1D的结构与实施例3的情况大致是同样的。但是,在高压电极1D的外表面上没有涂敷电介质膜。在高压电极1D的外侧配置玻璃管1B,在玻璃管1B与高压电极1D之间设置以电的和热的方式结合玻璃管1B与高压电极1D的供电层1Q。再有,如果玻璃管1B与高压电极1D之间的电的结合不充分的话,则在玻璃管1B与高压电极1D之间发生异常放电。如果玻璃管1B与高压电极1D之间的热的结合不充分的话,则不能充分地冷却玻璃管1B。供电层1Q用来使这样的事态不发生。
其它的结构与实施例3相同。
在图12中示出表示供电层1Q的结构的几个例子。在图12(a)中示出使用了钢丝绒1Q1的情况,在图12(b)中示出使用了具有弹性的金属网1Q2的情况,在图12(c)中示出使用了从钢丝绒1Q1上起卷绕了具有弹性的金属网1Q2的情况,在图12(d)中示出使用了形状记忆合金1Q3的情况。在哪种情况下,都在高压电极1D的外表面上安装了供电层1Q之后将安装了供电层1Q的高压电极1D插入到玻璃管1B中。
在提高电的和热的结合的基础上,希望供电层1Q薄。为了将安装了供电层1Q的高压电极1D插入到玻璃管1B中,供电层1Q必须具有规定的柔软性且具有规定的厚度。虽然这是由供电层1Q的材质等来决定的,但希望供电层1Q的厚度大于等于约0.5mm。
在使用钢丝绒1Q1的情况下,作成能得到必要的柔软性的线直径,作成能得到必要的热传导度的容积率。在使用金属网1Q2的情况下,其线直径也由必要的柔软性来决定。此外,根据热传导来决定网的密度。在使用形状记忆合金1Q3的情况下,根据同样的观点来决定诸特性。
供电层1Q具有规定的导电性和热传导特性即可,可由导电性润滑脂、导电性粘接剂、导电性腻子、导电性粘土、导电性高分子、金属板等来代替使用。可不使用钢丝绒而作成编织了热传导率更高的铜或铝的供电层1Q。再者,为了增加导电性,也可在玻璃管1B的内表面上利用镍、铝、铬、金等的电镀等设置导电层。
在本实施例中,也可用小的电源容量高效地处理VOC,可减少NOx的发生。
通过使用玻璃管1B作为电介质,可省略在高压电极1D上涂敷电介质膜1J的工夫,可降低成本。
通过具备供电层1Q,与实施例1的情况相比,可增大将玻璃管1B的温度定为与实施例1相同的为约100℃的情况的放电功率密度,可实现气体处理单元1的进一步的小型化。
再有,也可将陶瓷等的管而不是玻璃管作为电介质来使用。在使用玻璃管那样的固体的电介质、在与电极之间存在发生间隙的可能性的情况下,通过具备以电的和热的方式结合电介质与电极以免发生间隙的供电层,可稳定地发生放电,可维持冷却效率。
本实施例中的电极结构是高压电极处于内侧、接地电极处于外侧、在高压电极的很近的外侧配置固体的电介质的情况,但即使在与接地电极内接地配置电介质的情况、在调换了高压电极与接地电极的电极结构中在高压电极的内侧或接地电极的外侧配置电介质的情况下,在电介质与电极之间具备供电层的结构中也具有同样的效果。进而,即使在角柱状或平面状的电极的情况下,利用在电介质与电极之间具备供电层的结构,也能得到同样的效果。
图13是示出了高压电极1D的纵剖面图的图。通过在玻璃横剖面的入口部设置碳化硅(SiC)或硅(Si)类橡胶等的绝缘层1R,可防止因沿面放电引起的绝缘破坏,可提高可靠性。
以上的情况也适用于具有供电层的其它的实施例。
实施例5.
本实施例5中变更了处于气体处理单元1的内部的吸附剂的结构。图14中示出说明本实施例5中的气体处理单元1的结构的图。在图14(a)中示出横剖面图,在图14(b)中示出纵剖面图。吸附剂1C是以圆筒状使凸起具有某种弹性的平板变圆的结构。对于吸附剂1C来说,在平板或凸起的表面上附加了吸附VOC的成分。从图14(a)可知,吸附剂1C的凸起兼作支撑玻璃管1B的构件。其它的结构与实施例1相同。
在本实施例5中,也可用小的电源容量高效地处理VOC,可减少NOx的发生。
实施例6.
本实施例6也与实施例5同样,变更了处于气体处理单元1的内部的吸附剂的结构。图15中示出说明本实施例6中的气体处理单元1的结构的图。在图15(a)中示出横剖面图,在图15(b)中示出纵剖面图。如图15中所示,吸附剂1C的形状是缺失了中心部分的圆柱环状。在接地电极1A与玻璃管1B之间配置了在圆柱的纵方向上以蜂巢状构成了气体通路的吸附剂1C。气体通路与在图15(b)中用箭头示出的气体的流动方向平行。在此,将集成了多个小的剖面积的管的那样的结构称为蜂巢状。该蜂巢状的吸附剂1C兼作支撑玻璃管1B的构件。相对于气体通路垂直地配置电极,也相对于气体通路大致垂直地发生放电。其它的结构与实施例1相同。
对于这样的形状的吸附剂1C来说,在以圆筒状对疏水性沸石成形后在中心部分中开出孔来成形,或卷绕并重叠具有薄的气体通路的片状的疏水性沸石来成形。卷绕片的方法大多能廉价地成形。
在本实施例6中,也可用小的电源容量高效地处理VOC,可减少NOx的发生。
如果将吸附剂1C定为电介质,则由于相对于气体通路的壁面垂直地发生放电,故与作为电介质的玻璃管1B同样,发挥了吸附剂1C使放电变得稳定的效果。再有,由于吸附剂1C的绝缘耐力不怎么大,故玻璃管1B等的电介质处于电极间的做法可提高装置的可靠性。
如果不是与吸附剂1C垂直而是与吸附剂1C交叉的方向上片状电极并在电极间发生放电,则具有吸附剂1C有助于放电的稳定的效果。吸附剂1C可以不是环状而是四角或其它的形状。同样,电极可以不是圆筒状而是平板状。如果将电极配置成可在与吸附剂1C的气体通路的壁面交叉的方向上施加高电压,则可以是任何的结构。
以上的情况也适用于具有供电层的其它的实施例。
实施例7.
本实施例7中也相对于实施例1进行了处于气体处理单元1的内部的吸附剂1C的结构的变更。图16中示出说明本实施例7中的气体处理单元1的结构的图。
在图16(a)中示出横剖面图,在图16(b)中示出纵剖面图。如图16中所示,吸附剂1C是烧结了疏水性沸石以便构成多个细孔的缺失了中心部分的高度约5~100mm圆柱(环状)。在接地电极1A与玻璃管1B之间重叠地配置了在圆柱的纵方向上构成了气体通路的吸附剂1C。将环状的内径和外径定为能尽可能无间隙地插入玻璃管1B与接地电极1A之间的大小。吸附剂1C的高度如果低的话,则容易制造,成品率高,但在容易操作这一点上,吸附剂1C的高度最好较高。
这样来决定吸附剂1C的孔的直径和气孔率,使得压力损耗为小于等于规定值并具有必要的VOC的吸附能力。例如,为了使吸附剂1C的厚度为5mm、风速1m/秒下的压力损耗为小于等于50Pa(=约0.0005气压),将孔的直径定为约0.01~1mm,将气孔率定为约5~80%,希望为约10~40%。再有,在减少压力损耗的基础上,希望孔的直径小,气孔率低。如果孔的直径变大,则孔的数目减少,孔的总表面积也减少。在吸附VOC的基础上,孔的总表面积大是有利的。如果气孔率变大,则每单位体积的吸附剂1C的量减少,在每单位体积中可吸附的VOC的量变少。
其它的结构与实施例1相同。
将尿烷等的物资混合到疏水性沸石的粉末中形成的材料放入炉中使其烧结来制作吸附剂1C。在用炉烧结时尿烷等燃烧,其后构成孔。通过调整尿烷等的混合的物资的大小和混合的比率,能容易地廉价地制作具有规定的直径、规定的气孔率的吸附剂1C。
对于这样的形状的吸附剂1C来说,疏水性沸石是较为理想的,但除了天然沸石、沸石以外,即使使用从中空硅酸盐、脱铝酸盐八面沸石、高氧化硅五面沸石、硅胶等的高氧化硅吸附剂中配制并烧结一种或多种物质,也能得到同样的效果。也可配制在吸附剂的烧结时具有氧化分解的催化剂作用的铂、金、二氧化钛、二氧化锰等的金属。
在本实施例7中,也可用小的电源容量高效地处理VOC,可减少NOx的发生。
由于将吸附剂1C作成了电介质,故如果以与吸附剂1C交叉的方式发生放电,则与作为电介质的玻璃管1B同样,吸附剂1C发挥使放电稳定的效果。
由于烧结吸附剂1C来制造,故也具有可廉价地制造的效果。
以上的情况也适用于其它的实施例。
实施例8.
本实施例8是以消除作为电介质的玻璃管1B的方式变更了实施例6的实施例。图17中示出说明本实施例8中的气体处理单元1的结构的图。在图17(a)中示出横剖面图,在图17(b)中示出纵剖面图。如图17中所示,吸附剂1C是缺失了中心部分的圆柱(环状)。在接地电极1A与高压电极1D之间配置了在圆柱的纵方向上以蜂巢状构成了气体通路的吸附剂1C。该具有蜂巢的吸附剂1C兼作支撑高压电极1D的构件。相对于气体通路垂直地配置电极,也相对于气体通路大致垂直地发生放电。其它的结构与实施例1相同。
与实施例6同样地对这样的形状的吸附剂1C进行成形。
在本实施例8中,也可用小的电源容量高效地处理VOC,可减少NOx的发生。因没有玻璃管1B等的电介质部件,与实施例6相比结构是简单的,可更廉价地制作。由于吸附剂1C是电介质,故在本实施例8中也具有能发生稳定的放电的效果。再有,由于吸附剂1C的绝缘耐力不那么高,故与在电极间配置吸附剂1C以外的电介质的情况相比,装置的可靠性低。在电流密度小的情况等的装置的可靠性可以不那么高的情况下,应用本实施例8。
实施例9.
本实施例9是纵向放置气体处理单元1的实施例。图18中示出说明本实施例9中的气体处理单元1的结构的图。在图18(a)中示出水平的平面中的横剖面图,在图18(b)中示出垂直的平面中的纵剖面图。图18中使实施例1中的图3旋转90度,使得熔断器1F处于上方。VOC处理装置整体虽然未图示,但同样地旋转了90度。其它的结构与实施例1相同。
在本实施例9中,也可用小的电源容量高效地处理VOC,可减少NOx的发生。在使用粒状的吸附剂的情况下,纵向放置的做法具有容易封入吸附剂的特征。
本实施例9以实施例1为基础,纵向放置气体处理单元1的做法也可应用于其它的实施例。
实施例10.
本实施例10中纵向放置气体处理单元1,以利用热管冷却高压电极1D的方式变更了实施例3。所谓纵向放置,意味着配置成高压电极1D等相对于地面呈垂直的方向。图19中示出说明该气体处理单元1的结构的图。在图19(a)中示出水平的平面中的横剖面图,在图19(b)中示出垂直的平面中的纵剖面图。再有,图19(a)与图19(b)的AA剖面相对应,图19(b)与图19(a)的BB剖面相对应。
在此,说明在高压电极1D中使用的作为电极冷却机构的热管14。在热管14中,关闭作为高压电极1D的铜制的管的下端,在管的内部封入制冷剂14A,在上部具备散热用的散热板14B。作为制冷剂14A,主要使用水。使用水的原因是地球温暖化系数为零且是廉价的。
散热板14B是以规定的间隔重叠薄的铝板制成的。在高压电极1D的上端连接到高压导线1E上,对散热板14B整体施加高电压。这样来决定散热板14B的厚度及其间隔,以便能在可使用的空间中得到可获得必要的冷却能力的表面积。
热管14利用制冷剂14A的蒸发潜热从高压电极1D和电介质膜1J除去因放电而产生的热。已蒸发的制冷剂蒸汽在散热板14B中夺取热而被冷却、凝缩,再次成为制冷剂液。
在本实施例中,也可用小的电源容量高效地处理VOC,可减少NOx的发生。
高效地冷却高压电极1D和电介质膜1J、实现放电功率密度的增大、进而可实现气体处理单元1的进一步的小型化的效果与实施例3相同。再者,通过使用热管14,由于不需要纯水的管理,故维修变得容易。此外,由于不需要使冷却水循环,故不需要使冷却水循环用的泵,可降低运转成本。
在使用热管14作为高压电极1D的情况下,对散热板14B也施加了高电压,故存在从散热板14B发生异常放电的可能性。为了避免这一点,在可以稍微降低冷却效率的情况下,使用绝缘物作为散热板14B。或者,涂敷绝缘层。或者,如图20中所示,通过用玻璃、陶瓷、环氧树脂等的绝缘物1S进行高压电极1D与热管14的上部的连接,可进行安全的气体处理单元的设计。在高压电极1D暴露于腐蚀性气体中的情况下,用不锈钢覆盖在铜管上,防止铜管的腐蚀。再有,只要是导电率和热传导率高到必要的程度,高压电极1D也可不是铜制的。
关于封入到热管内的制冷剂,除了水以外,只要是冷却效率高、地球温暖化系数小的制冷剂即可。
即使在使用在实施例4中示出的玻璃管等的固体的电介质来代替电介质膜1J的情况下,也能得到同样的效果。
将热管应用于高压电极进行了冷却,但也可将热管应用于接地电极进行冷却。也可利用热管冷却高压电极和接地电极这两者。
以上的情况也适用于使用热管的其它的实施例。
实施例11.
本实施例11构成为使用平板状的电极。图21中示出说明本实施例11中的VOC处理装置的结构的图。在图21(a)中示出纵剖面图,在图21(b)中示出横剖面图,在图21(c)中示出另一位置上的横剖面图。再有,图21(b)中的AA剖面与图21(a)相对应,图21(a)中的BB剖面与图21(b)相对应,图21(b)中的CC剖面与图21(c)相对应。
在图21中具有4个气体处理单元1。1个气体处理单元1的高度低于2cm、宽度和深度约为几十cm。在图21中,为了说明结构起见,在高度方向上放大地来表现。
气体处理单元1在上下被面状的冷却水通路7J夹住。冷却水从在图21(a)中未显示的处于上方右侧跟前的冷却水供给口7G进入,通过冷却水通路7J,从处于上方左侧深处的冷却水排出口7H流出。具有2个隔壁7E,冷却水通路7J在图21(a)中的左右往复1次半。如图21(b)中所示,在BB剖面的位置上具有1个隔壁7E和贯通孔7F。
通过了过滤器4的处理对象气体从处于右侧面的吸气口7A进入容器7的内部,通过气体处理单元1的内部,从左侧面的排气口7B被排出。在排气口7B的很近的跟前具有排气扇6。
气体处理单元1在上下的面上具有接地电极1A,在中央具有在外表面上覆盖了陶瓷等的电介质膜1J的高压电极1D。在开口与上下的接地电极1A之间具有作为粒状的疏水性沸石的吸附剂1C。在容器7的内侧的侧面上具有绝缘体7K,以免在与容器的内侧侧面之间发生放电。高压电极1D与接地电极1A的间隔定为约5mm,对高压电极1D施加约20kV的交流电压。
高压电极1D经高压导线1E和熔断器1F连接到电压开关元件3A上,连接到电压开关元件3A的另一端上的高压导线1H从处于容器7的排气侧的上部的高压线导入口7C引出到容器7的外部,连接到高电压发生装置2上。
在气体处理单元1的排气侧,如图21(c)中所示,具有规定的数目(在本实施例11中是8个)的长方形的排气口1K,排气口1K的间隔比排气口1K的宽度稍宽。在排气口1K的的排气侧具有对排气口1K进行开闭的遮蔽板1L。遮蔽板1L是大小与排气口1K相同、具有少1个的数目的开口的板,通过遮蔽板1L左右移动,同时对气体处理单元1的全部的排气口1K进行开闭。在图21(c)中,最上面的气体处理单元1的排气口1K被关闭了,除此以外的气体处理单元1的排气口1K打开了。在图21中,未图示的流量调整机构5控制遮蔽板1L的移动。
本实施例11中的工作状态A定为排气口1K打开、未对高压电极1D施加高电压的状态。然后,工作状态B定为排气口1K被关闭、对高压电极1D施加高电压而放电的状态。
其次,说明其工作。利用电压开关控制机构3和流量调整机构5控制4个气体处理单元1,使其逐一地顺序地取工作状态B,其它的气体处理单元1为工作状态A。在图21中,示出最上面的气体处理单元1为工作状态B的情况。
在本实施例11中,也可用小的电源容量高效地处理VOC,可减少NOx的发生。
在本实施例11中,由于在1个容器7中容纳了层叠了多个的气体处理单元1,故可更廉价地作成实用的装置。再有,也可在每1个气体处理单元1中具备容器7与处理对象气体和冷却水的管道。
以上的情况也适用于使用热管的其它的实施例。
实施例12.
本实施例12构成为使用平板状的电极和蜂巢状的吸附剂。图22中示出说明本实施例12中的VOC处理装置的结构的图。在图22(a)中示出纵剖面图,在图22(b)中示出横剖面图,在图22(c)中示出另一位置上的横剖面图。再有,图22(b)中的AA剖面与图22(a)相对应,图22(a)中的BB剖面与图22(b)相对应,图22(b)中的CC剖面与图22(c)相对应。
将吸附剂1C作成了蜂巢状的疏水性沸石。与蜂巢状的气体通路的壁面大致成直角地发生放电。其它的结构与实施例11相同。
在本实施例12中,也可用小的电源容量高效地处理VOC,可减少NOx的发生。由于使用了蜂巢状的吸附剂,故减小了流过气体流时的压力损耗,成为更实用的VOC处理装置。
实施例13.
在迄今为止的实施例中,与气体流方向成直角地发生了放电,但本实施例13是构成为与气体流方向平行地发生放电的情况。图23中示出说明本实施例13中的VOC处理装置的结构的图。在图23(a)中示出横剖面图,在图23(b)中示出纵剖面图。再有,图23(b)中的AA剖面与图23(a)相对应,图23(a)中的BB剖面与图23(b)相对应。但是,在图23(b)中只将容器7的内部定为剖面图。
在纵方向上重叠4个容纳了具有横长的长方形的剖面的气体处理单元1的4个容器7在进行了配置。在各容器7上分别连接了处理对象气体的供给管道8和排气管道9。在排气管道9的跟前具有阀5A。气体在从图中的从右至左流动。供给管道8在处理对象气体的吸入口处只是1条,但朝向气体处理单元1分支,与来自各气体处理单元1的排气管道9合流为1条。在排气7B的跟前配置排气扇6。
在气体处理单元1中,在排气侧具有网状的接地电极1A,将蜂巢状的吸附剂1C夹在其间配置线状或棒状的高压电极1D。接地电极1A覆盖了陶瓷等的电介质膜1J。吸附剂1C的厚度定为在用施加的高电压发生放电方面适当的厚度。高压电极1D从吸气侧起经高压导线1E、熔断器1F、电压开关元件3A和高压导线1H与发生交流高电压的电压发生装置2连接。在容器7的内侧的侧面上以规定的宽度附加了绝缘体7K,以免发生不需要的放电。
流量调整机构5控制阀5A的开闭,电压开关控制机构3控制电压开关元件3A,1个气体处理单元1顺序地取工作状态B,其它的气体处理单元1取工作状态A。
在本实施例13中,也可用小的电源容量高效地处理VOC,可减少NOx的发生。
由于在气体流方向上发生放电,故将电极作成了网状或线状或棒状,以便能流过气体。即使不是网状的,也可以是设置了必要的大小的孔的板或隔开间隔并排的多个线状或棒状的电极等,只要能流过气体流并发生放电,电极的形状就可以是任何的形状。
由于在接地电极1A上覆盖了电介质膜1J以施加交流电压,故可稳定地发生功率密度高的放电,可作成紧凑的VOC处理装置。也可用电介质覆盖高压电极1D一方。如果在高压电极与接地电极之间适当地配置电介质,则可将VOC处理装置作成紧凑的装置。
在放电的功率密度不需要那么高的情况下,也可在高压电极与接地电极之间不配置电介质。在该情况下,在将接地电极作成网等的面状、将高压电极作成线状、对高压电极施加了负的高电压的情况下,容易得到稳定的放电。
以上的情况也适用于具有同样的结构的其它的实施例。
实施例14.
本实施例14是在与气体流方向平行地发生放电的结构中使用了用热管冷却的圆筒型高压电极和金属网(金网)或打孔金属的接地电极的情况。在图24~图27中示出说明本实施例14中的VOC处理装置的结构的图。图24是系统整体图,图25是气体处理单元1内部的纵剖面图,图26是示出气体处理单元1的内部的电极配置的横剖面图,图27是说明VOC处理装置的电极的结构的纵剖面图。再有,图26中的BB剖面与图27相对应,图27中的AA剖面与图26相对应。
在图24中,用具有可密闭的隔室的4塔的气体处理单元1构成了1个VOC处理装置。VOC处理装置用排气用扇6吸入处理对象气体,用过滤器4除去尘埃或涂料气体等。对于从图中的上边算起3塔的气体处理单元1来说,打开入口侧阀5A和出口侧阀11D,将处理对象气体吸附到吸附剂中,进行了气体的净化。此外,对于最下段的1塔的气体处理单元1来说,关闭入口侧阀5A和出口侧阀11D进行密闭,从高压电源2通过电压开关元件3A施加高电压,进行了由放电导致的解吸处理。
在图25中示出气体处理单元1内部的纵剖面图。图25中示出的气体处理单元1是关闭入口侧阀5A和11D进行了放电的放电再生模式。为了不使玻璃管1B的温度过分上升、保持在100℃附近进行运转,用与高压电极1D兼用的热管14进行了冷却。热管14,如图27中所示,其结构与实施例10的情况是同样的。
气体处理单元1具备通过处理对象气体的四角筒状的金属制的结构构件1T和在与处理对象气体的流动交叉的方向的最外侧的接地电极1A的外侧具备规定的数目的柱1U。结构构件1T与供给管道8和排气管道9连接,构成气体不向外部漏泄的隔室。结构构件1T是规定的厚度的钢板,在外侧的规定的部位上设置提高强度用的增强筋。在四角筒状的结构构件1T的上表面和下表面上设置了逐一地插入玻璃管1B的孔。在该孔中插入玻璃管1B,固定在规定的位置上。柱1U支撑施加吸附剂1C的重量的最外侧的接地电极1A,连接结构构件1T的上表面与下表面,使之变得更坚固。将柱1U配置在与气体流平行的接地电极1A所在的位置上,以便尽可能不妨碍气体的流动。
在结构构件1T的上表面与下表面的内侧设置绝缘物1V,在结构构件1T与高压电极1D之间使放电不发生。在绝缘物1V中也设置通过玻璃管1B的孔,但在绝缘物1V与玻璃管1B之间作成具有气密性的结构,以使处理对象气体不漏泄。
再者,用冷却扇15A强制地使风吹到散热板14B上,冷却了热管14。用筒状的送风导板15B包围制冷剂14A的周围,以便形成由冷却扇15A产生的空气的气流稳定的通风路。在通风路的入口和出口处设置过滤器15C,以免因冷却扇15A而吸入外部的尘埃。在结构构件1T上设置了成为通风路的筒状的送风导板15B。再有,如果用散热板14B与外部气氛的自然的热交换可适当地冷却玻璃管1B,则不需要冷却扇15A、送风导板15B和过滤器15C。
在图26中示出1个气体处理单元1的在内部的电极配置。在图26中,按各列7个具有4列的高压电极1D。高压电极1D的图中的纵方向的位置配置成处于邻接的列中的位置的中间。以这种方式配置的原因是,由于处理对象气体不通过高压电极1D的部分,故尽可能使处理对象气体在放电空间内一样地流动。再有,1列的高压电极1D的个数和列的数目可以是任意的。
在图27中示出说明高压电极1D及其周围的结构的纵剖面图。高压电极1D是在内部封入了水作为制冷剂的圆筒。在高压电极1D的外侧以同心圆状设置玻璃管1B,在高压电极1D与玻璃管1B之间设置了由电的和热的传导性良好的、具有柔软性的金属构成的供电层1Q。在高压电极1D的上部设置了规定的数目的散热板14B。散热板14B被冷却图26中示出的4列的高压电极1D的热管14所共用。在此,为了在图27等的纵剖面图中避免复杂性,未图示送风导板15B等。由于对高压电极1D和散热板14B施加高电压,故配置适当的构件以免在与送风导板15B之间发生放电,但这些部分都未图示。再有,如果如图20中所示那样不对散热板14B施加高电压,则不需要在与送风导板15B之间使之不发生放电的构件。
将接地电极1A配置成在四角包围各高压电极1D。这样来设置接地电极1A,使得接地电极1A与各玻璃管1B的最短距离、即放电间隙长度按处于5~20mm的范围内的规定的值变得均匀。如果放电间隙短,则具有施加电压可小的优点,但如果放电间隙长,则虽然必须提高施加电压,但具有可减少电极的数目的优点。考虑应实现的性能值、成本、必须遵守的制约等的诸条件综合地决定放电间隙。
吸附剂1C是粒状的,被充填在用最外侧的接地电极1A包围的范围内。
由于接地电极1A也存在与处理对象气体的流动交叉的方向的部分,故用金属网或打孔金属构成接地电极1A,以便容易流过处理对象气体。在最外侧以外的接地电极1A中,将金属网中的网的孔的大小和打孔金属孔径定为吸附剂1C容易穿过的大小。例如,定为粒状的吸附剂1C的直径的大于等于约1.5倍。为了高效地发生放电,将孔径定为小于等于约6mm。其原因是因为放电以直径约1~4mm的柱状来发生,已知直径约3mm的柱状为最多。如果孔径约6mm,则可将因有孔导致的放电柱的减少抑制为约10%。根据以上所述,在使用粒径2mm的球状吸附剂的情况下,将接地电极1A的孔径定为大于等于约3mm,较为理想的是定为约3~6mm。在粒径3mm的丸型中,将接地电极1A的孔径定为大于等于约4.5mm,较为理想的是定为约4.5~6mm。再有,在与处理对象气体的流动交叉的方向的最外侧的接地电极1A中,将金属网中的网的孔的大小和打孔金属孔径定为不到吸附剂1C的直径,以免粒状的吸附剂1C漏泄出来。对于与处理对象气体的流动平行的方向的最外侧的接地电极1A来说,不设置孔,以免吸附剂1C漏泄。
关于其它的结构,与实施例13是同样的。
关于工作,与实施例13是同样的。由于在水平的面中的接地电极1A的剖面是四角形的,高压电极1D的剖面是圆形的,故在水平的面中的放电密度不是一样的,但以下述方式来调整放电时间,使得电极间的间隙变长的接近于四角形的接地电极1A的角的部分的也以必要的程度解吸。
在本实施例中,也可用小的电源容量高效地处理VOC,可减少NOx的发生。通过使接地电极1A的孔径比吸附剂1C的直径足够大,在塞满吸附剂1C时,即使从上部1个部位放入吸附剂,吸附剂1C也能扩展到被气体处理单元1的内部的最外侧的接地电极1A包围的放电空间的整体中,因此,组装变得容易。
再有,放电空间内部的接地电极1A没有必要具有全部相同的孔径的孔。例如,在处于图26中的水平方向的接地电极1A中,可减少孔的数目,或减小孔的直径,进而也可没有孔。其原因是,由于该接地电极1A与处理对象气体流动的方向平行,故即使没有孔,也可流过处理对象气体。
如果使接地电极1A成为正六角形,则高压电极1D与接地电极1A之间的距离的变化比四角形的情况小,而且死区(dead space)(不在高压电极1D与接地电极1A之间的部分)也变少。如果容许发生死区,则也可作成正八角形。
再有,将高压电极1D作成圆柱状,但也可作成使角部具有规定的圆弧的四角柱状。如果将高压电极1D作成四角柱状,则可减小高压电极1D与接地电极1A之间的距离的变动。使四角柱的角部具有圆弧的原因是使放电不集中于角部。也可不一定使角部具有圆弧。
再者,通过考虑吸附剂1C吸附的VOC的量也可节约放电功率。在图28中示出说明不能完全吸附处理对象气体中的VOC、在从气体处理单元1流出的已处理气体中残留在气体处理单元1的入口处的VOC浓度的例如10%的VOC的时刻的吸附剂1C的VOC吸附量的图。
在图28(a)中示出说明离处理对象气体的入口的距离的概念图。图28(b)中示出因离气体处理单元1的入口的距离引起的吸附剂1C的VOC吸附量的变化。用作为对于吸附剂的全长的比率相对距离来表现这里的距离。在图28(b)中,纵轴示出意味着相对于吸附剂1C的可吸附的VOC的量实际上吸附的量为多少%的吸附完成率。
在图28(a)中示出了与气体流垂直地发生放电的情况,但即使在如本实施例那样与气体流平行地发生放电的情况下因离气体处理单元1的入口的距离引起的吸附剂1C的吸附完成率的变化也如图28(b)中所示那样。
如图28(b)中所示,在气体处理单元1中从接近于入口的部分到全长的大致约一半吸附剂1C吸附了100%的VOC。在与全长的大致约一半相比处于下流处,吸附完成率逐渐地减少,在接近于出口处,约为10%。
在此,将与吸附剂1C的全长的中央相比处于上流侧的大致吸附了100%的VOC的部分称为风上部,将下流侧的还可充分地吸附VOC的部分称为风下部。在图28(b)中,在风上部平均的吸附完成率接近于100%,而在风下部的吸附完成率的平均约为50%。由于为了从吸附剂1C解吸VOC所必要的能量与已吸附的VOC的量成比例,故在风下部发生放电的时间定为风上部的约一半。如果这样的话,则在将风上部和风下部中的放电时间定为相同的情况下,可节约在风下部被无效地消耗的能量。
再有,也可使放电时间相同而使放电能量变化。此外,在图25中在风上部和风下部中将高压电极1D的个数定为相同,但也可在风下部配置成减少相同的面积内的高压电极1D的个数。再有,如果使相同的面积内的高压电极1D的个数变化,则由于高压电极1D与接地电极1A之间的最小距离、即放电间隙也变化,放电电压也变化,故在风上部和风下部中必须分开地设置高压电源装置。在风上部和风下部使放电能量变化的情况下,必须在风上部和风下部中分开地设置高压电源装置。再有,如果设置多个高压电源装置,则装置制造成本上升,要综合地判断成本和性能来决定高压电源装置的个数及其电压等。
在此,在吸附剂1C的全长的大致中央区分风上部和风下部,但根据吸附剂1C的全长,区分的位置不同。如果加长吸附剂1C的全长,则风上部的比例增加。其原因是因为,如果假定存在具有图28(b)的特性的VOC处理装置,则在已处理气体中是否残留VOC只由还可充分地吸附VOC的吸附剂1C的量、即风下部的长度来决定,如果加长吸附剂1C的全长,则加长的部分进入风上部。
综合地考虑应处理的处理对象气体的每单位时间的流量、处理对象气体中的VOC浓度、在保持吸附剂的空间内的气体的容易通过的程度、结构强度、吸附和解吸的循环的周期、制造成本和运转成本等来设计保持吸附剂的空间的处理对象气体流动的方向上的剖面积、处理对象气体流动的方向上的吸附剂的全长、配置的高压电极的大小和数目、以及高压电极与接地电极之间的最小距离。例如,考虑以下的几点。必须将吸附剂的总量定为与周期和VOC浓度平衡的值,以免在处理的周期内吸附剂转效。根据处理对象气体的流量来决定保持吸附剂的空间的剖面积和气体的流速。这样来决定吸附剂的全长,以便即使在开始解吸之前也不发生未吸附的VOC而且气体的压力损耗在规定的范围内。如果有决定保持吸附的空间的形状、再决定放电间隙和高压电极的大小和数目的情况,则也有在最初决定放电间隙之后决定保持吸附的空间的形状的情况。
通过在与处理对象气体的流动交叉的方向的最外侧的接地电极1A的外侧设置柱1U,减小了最外侧的接地电极1A因已被充填的吸附剂1C的重量而变形或破损的可能性。此外,由于连结结构构件1T的上表面与下表面,故结构构件1T的强度增加了。再有,柱1U也可作成横梁或斜梁。
结构构件1T定为金属制,但在可得到充分的强度的情况下,也可用强化陶瓷、强化塑料等来制作。在制作具有绝缘性的强化陶瓷或强化塑料制作结构构件的情况下,结构构件也实现了防止不需要的放电用的绝缘物的功能。
以不妨碍处理对象气体的流动的方式来决定柱1U的直径、数目、位置等。在用小型的装置用筒状的结构构件可得到充分的强度的情况下,有时也可在与处理对象气体的流动交叉的方向的最外侧的接地电极1A的外侧不设置结构构件。在只用保持吸附剂1C的空间的外侧的结构构件强度不充分的情况下,也可在保持吸附剂1C的空间的内部配置用接地电极包围的结构构件以免对放电产生影响。
将保持气体处理单元1的吸附剂的空间作成了直方体,但也可以是组合了多角柱或圆筒状或直方体的形状等的直方体以外的形状。
以上的情况也适用于其它的实施例。
实施例15.
本实施例15是变更了实施例14使得包围高压电极1D的接地电极1A的剖面为正八角形、使金属制的柱通过只由接地电极1A包围的四角形的部分的情况。
在图29~图31中示出本实施例15中的VOC处理装置的结构的图。图29是横剖面图,图29的BB剖面中的纵剖面图是图30,图29的CC剖面中的纵剖面图是图31。
只说明与作为实施例14的情况的图26、图27的不同点。将高压电极1D和包围该高压电极1D的玻璃管1B配置成在邻接的列中处于相同的位置上,将包围高压电极1D的接地电极1A的剖面定为正八角形。于是,由于发生由接地电极1A包围的四角形的部分,故在该四角形的部分中使表面起到接地电极1A的功能,而且设置作为在结构上加强气体处理单元1的增强构件的柱1U。柱1U连结筒状的结构构件1T的上表面与下表面。柱1U为具有高导电性且高热传导率的金属制。在结构构件1T的侧面的内侧,安装在没有孔的板材的规定的位置上利用冲压加工设置了直角二等边三角形的剖面的槽的接地电极1A,使槽的底朝向内部,使接地电极1A的剖面为正八角形。在该接地电极1A中不设置的原因是因为吸附剂1C不进入在接地电极1A与结构构件1T直角的空间内。再有,由于进入到该空间内的吸附剂1C不能利用放电来解吸,故成为无用的吸附剂1C。
其它的结构与实施例14相同。
由于将高压电极1D和包围该高压电极1D的玻璃管1B配置成在邻接的列中相同的位置上,故在图30中4列的高压电极1D和玻璃管1B处于剖面上。在作为非常接近于与处理对象气体的流动平行的方向的接地电极1A的剖面的图31中,可知在接地电极1A中设置了孔,在该孔的相对的一侧也充填了吸附剂1C。
本实施例15与实施例14同样地工作,具有同样的效果。再者,由于在保持吸附剂的空间的内部具备金属制的柱1U,故可实现作为结构体坚固的气体处理单元。由于金属制的柱1U将因放电发生的热传递给结构构件1T,故即使气体处理单元内部的温度相同,也可进一步增加放电电流。此外,由于将包围高压电极的接地电极的剖面作成正八角形,故与正方形的情况相比,可将高压电极与接地电极直角的间隙长度接近于恒定,可更接近于均等地地发生放电。
将柱1U与接地电极1A兼用,但在用导电率不那么高的材料制作柱1U的情况等下,也可与柱1U分开地设置接地电极1A。
也可将在结构构件1T的侧面的内侧设置的接地电极逐一地安装到结构构件上。此外,接地电极1A可以不是板材,而是剖面为直角二等边三角形的柱材。这一点也适用于具有同样的接地电极的其它的实施例。
实施例16.
本实施例16是变更了实施例15以便为了强度进一步增加、组装变得容易而将处于与气体的流动平行的侧面一侧的接地电极与结构构件兼用的情况。
在图32中示出在本实施例16中的VOC处理装置的结构的横剖面图。只说明与作为实施例15的情况的图29的不同点。不是使用柱1U、而是使用板材1W作为增加处于与处理对象气体的流动平行的方向的强度用的增强构件。在板材1W的两面上安装与结构构件1T的内侧面同样的形状的接地电极1A。通过设置这样的接地电极1A,包围高压电极1D的接地电极1A的剖面成为正八角形,可使放电密度接近于一样。板材1W的厚度定为可得到规定的结构强度的厚度。
其它的结构与实施例15相同。
本实施例16与实施例15同样地工作,具有同样的效果。由于将增强构件从柱1U改为板材1W,故减少了将增强构件安装到结构构件1T上的工夫,具有气体处理单元的组装变得更容易的效果。
由于安装了使包围高压电极1D的接地电极1A的剖面成为正八角形用的接地电极1A,故具有使放电接近于一样的效果。再有,也可不将接地电极1A安装到板材1W上。在该情况下,放电不一样的程度恶化,但具有可减少气体处理单元1的制作成本的效果。
关于,在结构上增强气体处理单元1的结构构件,只要是能得到规定的强度的构件,就可以是任何的构件。
实施例17.
本实施例17是变更了实施例14以使已处理气体使用于热管的冷却的情况。
在图33中示出说明本实施例17中的VOC处理装置的结构的平面图。在图34中示出说明本实施例17中的VOC处理装置的结构的纵剖面图。只说明与作为实施例14的情况的图24的不同点。为了将已处理气体使用于热管14的冷却,在各气体处理单元1的上部的送风导板15B与排气管道9之间设置了冷却空气供给管16。由于利用排气扇6通过冷却空气供给管16对热管14送风,故没有冷却扇15A。
其它的结构与实施例14是同样的。
本实施例17与实施例14同样地工作,具有同样的效果。用VOC处理装置处理的气体是清洁的,在处理了室内气体的情况等下,排出约室温的已处理气体。在本实施例中,由于将已处理气体使用于热管的冷却,因在室外设置的VOC处理装置中特别在夏天等的情况下,可用室内的经过了空调的空气来冷却热管,故具有冷却效率高的优点。
由于在冬季等外部气体的温度比室温低,故在外部气体的温度比室温低的情况下,也可具备能利用外部气体冷却热管的结构。
实施例18.
本实施例18是变更了实施例13以便在多个气体处理单元1中兼用接地电极1A和吸附剂1C的情况。图35中示出说明本实施例18中的VOC处理装置的结构的图。在图35(a)中示出横剖面图,在图35(b)和图35(c)中示出纵剖面图。再有,图35(b)中的AA剖面与图35(a)相对应,图35(a)中的BB剖面与图35(b)相对应,图35(a)中的CC剖面与图35(c)相对应。
只说明与实施例13不同的点。在本实施例18中,在1个容器7中容纳多个气体处理单元1,不需要供给管道8。在全部的气体处理单元1中兼用接地电极1A和吸附剂1C。
在本实施例18中,也可用小的电源容量高效地处理VOC,可减少NOx的发生。由于在气体处理单元1中兼用了接地电极1A和吸附剂1C,故可实现装置的小型化或低成本化。再有,可只兼用接地电极1A或吸附剂1C的某一个,也可兼用除接地电极1A或吸附剂1C以外的部分。兼用部件这一点也适用于其它的实施例,如果应用的话,则具有同样的效果。
实施例19.
本实施例19是使接地电极旋转的情况。图36中示出说明本实施例19中的VOC处理装置的结构的图。在图36(a)中示出横剖面图,在图36(b)中示出纵剖面图。再有,图36(b)中的AA剖面与图36(a)相对应,图36(a)中的BB剖面与图36(b)相对应。
在圆筒状的容器7中将圆形的蜂巢状的吸附剂1C夹在其间、以圆形配置了网状的高压电极1D和扇形的可旋转的接地电极1A。在容器7的内侧面上以规定的宽度附加绝缘体7K,防止发生不需要的放电。之所以附加绝缘体7K,是为了使具有高压电极1D、吸附剂1C和接地电极1A的部分及其两侧成为具有规定的余量的部分。接地电极1A和高压电极1D为钼、钨、不锈钢等的导电性高的金属或在这些金属的表面上覆盖了具有氧化分解的催化剂作用的铂、金、二氧化钛、二氧化锰等的金属的材料。
吸附剂1C和高压电极1D的剖面充满容器7的内侧。接地电极1A的半径比吸附剂1C的半径稍小,在容器7中能旋转。使接地电极1A的扇形的角度α为用α除360度的值(可不是整数)为相当于实施例1等中的气体处理单元1的组数的规定的大小。再有,也可将接地电极1A的扇形分割为多个。在分割为多个的情况下,考虑同样的方面来决定扇形的角度。
处理对象气体从图中的左至右流动,高压电极1D在吸气侧,接地电极1A在排气侧。在接地电极1A的排气侧具有使接地电极1A旋转的旋转机构10。旋转机构10由下述部分构成旋转轴10A;将旋转轴10A固定在容器7上的固定框10B;处于旋转轴10A的正下方的与旋转轴10A平行的驱动轴10C;对驱动轴10C进行旋转驱动的固定在容器7上的电机10D;以及将驱动轴10C的旋转传递给旋转轴10A的皮带10E。
旋转机构10是放电控制机构,而且也是流量调整机构。
将接地电极1A与高压电极1D的间隔单位可用所施加的高电压发生放电的适当的间隔。缩短接地电极1A与吸附剂1C的间隔,使得流过接地电极1A处于下流的部分中的吸附剂1C的气体流比其它的部分少。具体地说,为小于等于5mm,较为理想的是小于等于1mm。再有,接地电极1A处于下流的部分中的吸附剂1C是与放电接触的部分。
其次,说明工作。VOC处理装置在工作中常时地对高压电极1D施加直流正的高电压。每隔约几分钟的规定的时间使接地电极1A移动角度α。如果这样的话,则在与接地电极1A相对的高压电极1D的部分之间发生放电,在与放电接触的部分的吸附剂1C中,VOC被解吸,已被解吸的VOC因放电而被分解为水和二氧化碳。这意味着吸附剂1C的一部分成为顺序地与放电接触的状态。再有,使接地电极1A移动的时间间隔是在用与放电接触的部分的吸附剂1C分解解吸VOC方面充分的时间,该时间是以不发生到与放电接触为止的时间间隔比转效的时间长的吸附剂1C的方式来决定的。
在本实施例19中,也可用小的电源容量高效地处理VOC,可减少NOx的发生。再者,也具有不需要流过气体用的管道或阀等的特征。
缩短接地电极1A与吸附剂1C的间隔,在放电发生的吸附剂1C的部分中减少气体流,也可减少NOx的发生。再者,高压电极1D、吸附剂1C、容器7各有一个就可以了,由于不需要采用水的冷却装置或气体流调整用的阀等,故具有可廉价地制造的优点。
接地电极1A的旋转定为在1次中断续地使与接地电极1A的扇形的角度α相同的角度旋转,但也可连续地旋转。在断续地使之旋转的情况下,1次的旋转角度β也可不是α。成为比α小的角度可缩短使之移动的间隔,也可用比α大的角度以规定的间隔使之移动。由于用比α大的角度使之移动的做法解吸与上次已解吸的部分分离的吸附剂的部分,故可更高效地解吸。
这样使接地电极1A旋转,以便吸附剂的部分可顺序地解吸,不发生不能解吸的吸附剂的部分或不发生还存在未解吸的部分而去解吸解吸过的部位。在此,发生不能解吸的吸附剂的部分的情况例如是α=30度、β=120度的情况。在该情况下,只解吸0度~30度、120度~150度、240度~270度这3个部位的吸附剂,不能解吸其它的部分的吸附剂。还存在未解吸的部分而去解吸解吸过的部位的情况例如是α=30度、β=125度的情况。在该情况下,解吸0度~30度、125度~155度、250度~280度、15度~45度的范围,240度的角度的范围还未被解吸,而15度~30度第2次被解吸。在有多个接地电极1A的情况下,也要注意同样的方面,使接地电极1A旋转。
虽然效率下降,但也可容许发生不能解吸的吸附剂的部分或虽还存在未解吸的部分而去解吸解吸过的部位。
电极的形状可不是扇形,而是长方形或扇形与长方形的组合等。在组合扇形与长方形的情况下,最好将半径大的部分作成扇形,将半径小的部分作成长方形。进而,关于电极的形状,只要能遮蔽吸附剂1C的一部分、若电极旋转1周能遮蔽大部分的吸附剂,则可以是任意的形状。
对高压电极1D施加了正的高电压,但也可施加负的直流高电压。也可在接地电极1A或高压电极1D的至少某一方的放电面上放置电介质来施加交流电压。施加交流电压的做法可容易地用更高的功率得到稳定的放电。在使用电介质的情况下,将图36中的接地电极1A作成在玻璃管中配置了金属电极的结构、即实施例1中的高压电极1D的结构是有效的。或者,也可将图36中的高压电极1D作成配置在其中放入了金属电极的多个玻璃管的结构。再有,玻璃是电介质的例子,也可以是其它的电介质。也可在金属电极上覆盖电介质。
也可将旋转的小的电极不定为接地电极1A而是定为高压电极1D。在高压电极1D比接地电极1A小的情况下,增加放电的稳定性而成为更实用的装置。但是,在使被施加高电压的电极移动的情况下,由于必须考虑绝缘等,结构变得复杂,故根据用途将旋转的电极定为接地电极1A和高压电极1D的某一个即可。
在本实施例19中,省略了冷却装置,但也可综合地判断成本和性能而具备冷却电极的装置。再有,冷却电极的做法在用高的功率稳定地使之放电方面是有效的。
在蜂巢状的吸附剂的情况下,由于气体以直线状通过吸附剂的内部的气体通路,只通过在气体通路的入口或出口处发生若干的压力损耗,就可较大地使气体流量下降。即,对于蜂巢状的情况来说,在接地电极1A与吸附剂1C的间隔相同的情况下,减少气体流量的效果即减少NOx发生量的效果较大。即使不是蜂巢状,如果充分地减小间隔,也可得到减少必要的NOx发生量的效果。再有,在容许不减少NOx发生量或采取使NOx发生量减少的另外的对策的情况下,也可增大接地电极1A与吸附剂1C的间隔。
在本实施例19中,使接地电极1A旋转,但也可使其平行移动。将高压电极1D作成网状不使其移动,但也可将高压电极1D作成与接地电极1A相同的形状,使接地电极1A和高压电极1D都移动。也可固定电极而使吸附剂移动。在使吸附剂移动的情况下,如果将吸附剂作成圆形而使其旋转,则空间配置上的浪费较少。以与一部分的吸附剂接触的方式在电极对之间发生放电,如果通过电极或吸附剂的至少某一方移动大部分的吸附剂能与放电接触,则电极和吸附剂的形状和移动方法可以是任意的形状和移动方法。
以上的情况也适用于具有同样的结构的其它的实施例。
实施例20.
本实施例20是使接地电极旋转的情况。图37中示出说明本实施例20中的VOC处理装置的结构的图。在图37(a)中示出横剖面图,在图37(b)中示出纵剖面图。再有,图37(b)中的AA剖面与图37(a)相对应,图37(a)中的BB剖面与图37(b)相对应。
与作为实施例19的情况的图36比较,只说明有差别的方面。将接地电极1A作成线状,在接地电极1A的气体流的下流侧具有挡板1M。将挡板1M的宽度定为在档住与放电接触的范围的蜂巢的气体通路的方面必要的充分的长度。以互相120度的角度间隔具有3个接地电极1A与挡板1M的组。其它的结构与实施例19相同。
在本实施例20中,也可用小的电源容量高效地处理VOC,可减少NOx的发生,可减少部件数目,能以低成本来制造。再者,由于接地电极1A为线状,故增大电极附近的电场强度,容易发生放电。
挡板1M的宽度定为遮蔽与放电接触的吸附剂的部分而不遮蔽未与放电接触的吸附剂的部分。如果挡板1M遮蔽未与放电接触的吸附剂的部分而停止气体流,则在该部分中吸附剂既不吸附VOC也不解吸VOC,VOC处理装置的处理效率下降。如果是蜂巢状的吸附剂1个气体通路的剖面积小,故如果能全部遮蔽1个气体通路,则即使不遮蔽气体通路的外侧,在该气体通路中也不能流过气体。因此,在蜂巢状的情况下,既不吸附也不解吸VOC的吸附剂为必要的最小限度。于是,使VOC处理装置的效率不下降,可减少NOx的发生。在吸附剂不是蜂巢状的情况下,采取进一步增大挡板1M或缩短挡板1M与吸附剂的间隔等的对策。再有,挡板1M也可不是板状的。即使在哪一种情况下,都将挡板1M作成在减少朝向与放电接触的吸附剂的气体流方面必要的充分的形状和大小。再有,在容许不减少NOx发生量或采取使NOx发生量减少的另外的对策的情况下,也可不要挡板1M。
由于如果将接地电极1A作成线状与放电接触的吸附剂的部分的比例减少,故将接地电极1A作成多个。综合地考虑与放电接触的吸附剂为整体的哪种程度、使气体流量减少的范围及其程度等来决定移动的电极和挡板1M的形状、大小、数目。
实施例21.
本实施例21是对气体处理单元1供给提高了氧浓度并配制了惰性气体来代替氮的特别配制气体的情况。实施例21中的VOC处理装置的系统框图是图38。
本实施例21中的VOC处理装置是在实施例1的VOC处理装置中附加了处理特别配制气体用的以下的部分。(1)作为供给特别配制气体的气体供给机构的特别配制气体供给机构11A。(2)在特别配制气体供给机构11A与气体处理单元1之间的管道11B。(3)调整流过管道11B的特别配制气体的流量的阀11C。(4)调节气体处理单元1的排气是否流向排气扇6一方的阀11D。(5)回收并再生来自气体处理单元1的特别配制气体的特别配制气体回收再生机构11E。(6)连结气体处理单元1与特别配制气体回收再生机构11E的管道11F。(7)调整管道11F的流量的阀11G。(8)在管道11F的内部处于排气口的跟前的排气扇11H。(9)连结特别配制气体回收再生机构11E与特别配制气体供给机构11A的管道11J。
以规定的比例配制了惰性气体和氧,以便尽可能减少特别配制气体的氮的部分。综合地判断性能提高效果和成本来决定特别配制气体的组成。特别配制气体供给机构11A是供给以规定的比例配制了氧和惰性气体的特别配制气体的机构。特别配制气体回收再生机构11E从回收的特别配制气体除去氧和惰性气体以外的成分、以再次可作为特别配制气体使用的方式再生的机构。用特别配制气体供给机构11A将再生的特别配制气体附加氧或惰性气体使之成为规定的配制之后供给气体处理单元1。
1个气体处理单元1具备能密闭的隔室,在吸气侧具有阀5A和阀11C,在排气侧具有阀11D和阀11G。根据这些阀的开闭状态和是否有高电压的施加,气体处理单元1取以下的4种工作状态。工作状态A是吸附剂吸附处理对象气体中的VOC的状态。工作状态B是解吸吸附的VOC并分解VOC的状态。与此不同,工作状态C和工作状态D是状态转移的中途的过渡的中途。在从工作状态A转移到工作状态B的中途取工作状态C,在从工作状态B返回到工作状态A的中途取工作状态D。
在图39中示出说明各工作状态的图。再有,用淡的暗光泽状表现特别配制气体。工作状态A,如图39(a)中所示,是阀5A和阀11D打开、阀11C和阀11G关闭、处理对象气体流过气体处理单元1中的状态。不对高压电极1D施加高电压,未发生放电。工作状态C,如图39(b)中所示,是以阀5A关闭、阀11C打开、阀11D关闭、阀11G打开的方式从工作状态A变化的状态。在工作状态A中,在气体处理单元1内充满了处理对象气体,但调换为特别配制气体的中途的状态是工作状态C。如果用特别配制气体充满气体处理单元1的内部,则阀11C和阀11G关闭,对高压电极1D施加高电压,发生放电。这样,图39(c)中示出的状态是工作状态B。在工作状态B中,阀11C和阀11G的某一个可打开。进而,虽然特别配制气体的消耗量增加,但在工作状态B中可使阀11C和阀11G这两者都打开。
如果从工作状态B起不对高压电极1D施加高电压,打开阀5A和阀11G,则成为图39(d)的工作状态D。在工作状态D中,在工作状态B中在气体处理单元1的内部充满的特别配制气体调换为处理对象气体。如果从气体处理单元1的内部消除了特别配制气体,则关闭阀11G、打开阀11D,返回到工作状态A。利用流量调整机构5进行这些阀的控制。再有,也可从特别配制气体供给机构11A或特别配制气体回收再生机构11E等的其它的机构来控制关于特别配制气体的阀。
在图40中示出在VOC处理装置中气体处理单元1的组取的工作状态的序列。再有,在图40中,从下面起以工作状态A、工作状态B、工作状态C和工作状态D的顺序进行了排列。具有从相1A至相6B的工作状态。重复下述的过程以相1A、相1B、相2A、相2B、相3A、...、相6A、相6B的顺序变化,从相6B返回到相1A。在相nB中,组n处于工作状态B,剩下的组处于工作状态A。在相nA中,组n-1为工作状态D,组n为工作状态C,剩下的组为工作状态A。由于在使组n-1为工作状态D的同时使组n为工作状态C,故可缩短在使组n-1为工作状态A、使组n为工作状态B方面需要的时间。
虽然需要时间,但也可在使组n-1为工作状态A之后使组n为工作状态C。此外,可在使组n-1为工作状态D后使组n为工作状态C,也可在使组n为工作状态C后使组n-1为工作状态D。再有,在这些情况下,严格地说,相的数目变得更多。以下,不特别提到相,但在变更每个组中取的工作状态的序列的情况下,假定与该序列相一致地也使相的数目变化。
在本实施例21中,也可用小的电源容量高效地处理VOC,由于在不包含氮的特别配制气体中发生放电,故几乎不发生NOx。再者,如果提高特别配制气体中的氧浓度,则氧原子或臭氧等的活性材料的发生概率提高,VOC的分解效率也提高。特别配制气体包含氧,只要是具有其氧浓度比大气中的氧浓度高或其氮浓度比大气中的氮浓度低的特征的特别配制气体,就具有提高VOC的分解效率、使NOx的发生减少的某种效果。配制了惰性气体来代替氮,但即使不是惰性气体,只要是不与氧反应或即使反应也不发生有害物质的气体,就可以是任一种气体。
在本实施例21以实施例1为基础以使用特别配制气体的方式进行了变更,但也可以其它的实施例为基础。
在本实施例21中,对阀进行了开闭,以便尽可能不对外部漏泄特别配制气体。在重视处理对象气体不混入回收的特别配制气体的情况下,在从工作状态A变化为工作状态C时,不进行阀11D和阀11G的开闭操作,在从工作状态C变化为工作状态B时,只关闭阀11D。而且,使从工作状态D返回到工作状态A的时刻提前,在气体处理单元1内的特别配制气体完全被排出之前返回到工作状态A。再有,操作这些阀的顺序也可以是除此以外的顺序。同时操作了多个阀3,但也可1次只操作1个阀。此外,也可使放电的开始和结束的时刻变化。再有,通过使各阀的控制和放电的开始和结束的时刻变化,在工作状态A与工作状态B之间的过渡的工作状态变化,取工作状态C和工作状态D以外的工作状态。但是,在取多个组中同时使之放电的工作状态的情况下,采取使因放电而消耗的功率不超过电源容量的对策是必要的。在不能实施使因放电而消耗的功率不超过电源容量的对策的情况下,不能在多个组中同时使之放电。
使成为工作状态C的时间与成为工作状态D的时间相同,但也可使其不同。在使其不同的情况下,可使工作状态C和工作状态D的开始的时刻相同,也可使结束的时刻相同。进而,也可使工作状态C的开始和结束的的时刻和工作状态D的开始和结束的的时刻都不同。
在本实施例21中,对已回收的特别配制气体进行再生,作为特别配制气体再次利用,但也可只回收而不再次利用。此外,也可不回收特别配制气体。与特别配制气体的组成相一致地考虑因使用特别配制气体导致的性能提高的程度、特别配制气体的成本、在回收和再生中需要的装置等的成本、不回收情况的缺点等,综合地判断和决定是否回收或再生特别配制气体。
实施例22.
本实施例22中利用已处理气体将在停止处理对象气体的流动利用放电解吸了VOC后在气体处理单元1的内部残留的气体(称为解吸后气体)返回到吸气侧。图41是在本实施例22中的VOC处理装置的系统框图。
在本实施例22中的VOC处理装置在实施例1的装置中附加了以下的部分作为将解吸后气体返回到吸气侧用的气体返回机构。(1)将已处理气体通过气体处理单元1的内部返回到吸气管道8用的排气扇11H。(2)连结气体处理单元1与排气扇11H的管道11F。(3)调整管道11F的流量的阀11G。(4)调节气体处理单元1的排气是否流向排气扇6一方的阀11D。
1个气体处理单元1是可密闭的隔室,在吸气侧具有阀5A,在排气侧具有在排气侧具有阀11D和阀11G。根据这些阀的开闭状态和是否有高电压的施加,气体处理单元1取以下的3种工作状态。工作状态A是吸附剂吸附处理对象气体中的VOC的状态。工作状态B是利用放电解吸吸附的VOC并分解VOC的状态。工作状态D是利用已处理气体将解吸后气体返回到吸气侧的状态。工作状态D是从工作状态B返回到工作状态A的中途暂时地取的过渡的状态。
在图42中示出说明各工作状态的图。再有,用淡的暗光泽状表现解吸后气体。工作状态A,如图42(a)中所示,是阀5A和阀11D打开、阀11G关闭、处理对象气体流过气体处理单元1中的状态。不对高压电极1D施加高电压,未发生放电。工作状态B,如图42(b)中所示,是阀5A、阀11G、阀11D关闭、对高压电极1D施加高电压,发生放电的状态。也可使阀5A打开。如果从工作状态B起不对高压电极1D施加高电压,打开阀5A和阀11G,则成为图42(c)的工作状态D。如果从工作状态D起打开阀11D,关闭阀11G,则返回到工作状态A。利用流量调整机构5进行这些阀的控制。也可由新设置的另外的机构来控制关于解吸后气体返回到吸气侧的阀。
在工作状态D中,利用已处理气体将在工作状态D中充满在气体处理单元1的内部的包含放电副生成物的解吸后气体送给供给管道8,用处于另外的工作状态A的气体处理单元1吸附副生成物。在工作状态D中气体流动的方向与在吸附了VOC的工作状态A中处理对象气体流动的方向相反。取工作状态D的期间定为能将解吸后气体全部返回到吸气管道8的规定的期间。再有,返回解吸后气体的目的地可以不是吸气管道8,只要是在吸气侧不排出到外部的部位,就可以是任意的部位。
在图43中示出说明在VOC处理装置中气体处理单元1的组取的工作状态的序列的图。再有,在图43中,从下面起以工作状态A、工作状态D、工作状态B的顺序进行了排列。具有从相1A至相6B的工作状态。重复下述的过程以相1A、相1B、相2A、相2B、相3A、...、相6A、相6B的顺序变化,从相6B返回到相1A。在相nB中,组n处于工作状态B,剩下的组处于工作状态A。在相nA中,组n-1为工作状态D,剩下的组为工作状态A。将如以上那样已说明的各组取的工作状态的变化的型式称为型式A。
在此,在相nA中,也可使组n-1为工作状态D,组n为工作状态B,剩下的组为工作状态A。将这样的各组取的工作状态的变化的型式称为型式B。再有,在型式B中,1个组常时地处于工作状态B,在相nA中的取工作状态A的组的数目比型式A的情况少1个。如果组的数目充分大,则取工作状态A的组的数目比型式A的情况少1个这一点没有问题,不发生不能吸附解吸后气体中的副生成物或处理对象气体中的VOC的事态。
在本实施例22中,也可用小的电源容量高效地处理VOC,可减少NOx的发生。再者,由于在将包含因放电生成的NOx等的副生成物的解吸后气体返回给供给管道后用吸附剂1C吸附除去NOx等的副生成物,故作为已处理气体排出的NOx等的副生成物是非常少的。
在本实施例22以实施例1为基础变更为具备将已处理气体返回给供给管道的气体返回机构,但也可以其它的实施例为基础。
即使不是将气体处理单元1分成多个组并在每个组中进行吸附剂的解吸处理的VOC处理装置,如果具备气体返回机构,也具有可减少NOx等的副生成物的排出量的效果。在不是在每个组中进行吸附剂的解吸处理的VOC处理装置的情况的工作状态D中,在充满了解吸后气体的气体处理单元1的内部,从阀11D送入外部气体,使解吸后气体返回到吸气侧。再有,在每个组中进行吸附剂的解吸处理的VOC处理装置的情况下,可将已处理气体利用于将解吸后气体返回到吸气侧,具有可用其它的气体处理单元1立即对返回到吸气侧的气体进行吸附处理的优点。
通过在放电发生时也将气体返回到吸气侧,可防止排出由放电生成的NOx等的副生成物。但是,在放电发生时反向地流过的气体的流量与不是放电发生中时的流量相同或比其大的情况下,没有减少由放电发生的NOx的量的效果。再有,在放电发生时反向地流过的气体的流量比不是放电发生中时的流量小的情况下,小的程度越大,由放电发生的NOx的减少量越大。
由于在放电发生时也将气体返回到吸气侧的情况下,在气体处理单元1内残留的副生成物的量少,故可缩短在放电发生后将气体返回到吸气侧的规定的时间。
以上的情况也适用于其它的实施例。
实施例23.
本实施例23中的VOC处理装置是以实施例1为基础、检测处理对象气体中的VOC浓度、根据VOC浓度来调整放电的功耗量的装置。图44是在本实施例23中的VOC处理装置的系统框图。相对于实施例1的情况的图1来说,在以下的方面有差别。在过滤器4之后附加了检测处理对象气体中的VOC浓度的VOC浓度传感器12。具有作为放电控制机构的放电功率控制机构13,来代替电压开关控制机构3和流量调整机构5。从用VOC浓度传感器12检测出的VOC浓度计算吸附剂1C吸附的VOC的量(称为VOC吸附量),根据放电开始时的VOC吸附量,控制电压开关元件3A和阀5A,以便成为在分解VOC方面必要的最小限度的放电的功耗量。其它的结构与实施例1相同。
其次,说明其工作。在本实施例23中,气体处理单元1除了实施例1的同样的工作状态A和工作状态B外,取以下的工作状态E。工作状态E是阀5A关闭、未对高压电极1D施加高电压的状态。工作状态E是在VOC吸附量少的情况下在工作状态B中的吸附剂1C的解吸结束了后下一个组的气体处理单元1成为工作状态B到该组成为工作状态A为止的期间内取的工作状态。
说明工作状态E为必要的原因。在VOC浓度低的情况下,在工作状态B中分解处理VOC的时间变短。在不取工作状态E的情况下,如果在某个组中工作状态B结束的时刻处要在下一个组中取工作状态B,VOC处理装置的工作的周期随VOC浓度而变化。在VOC浓度低的情况下,处理的周期变短,在吸附剂充分地吸附VOC之前用放电进行分解处理,VOC的分解效率下降。为了将处理的周期定为大于等于规定的长度,工作状态E是必要的,以免在VOC浓度低的情况下使分解效率下降。
在图45中示出说明处理对象气体中的VOC浓度与气体处理单元1的各组中的吸附剂1C的VOC吸附量的关系的图。在图45(a)中示出处理对象气体中的VOC浓度,图45(b-g)中示出组1~组6的气体处理单元1中的吸附剂1C的VOC吸附量。处理对象气体中的VOC浓度用对于设想的最大浓度的%来表现。吸附剂1C的VOC吸附量在设想的最大浓度的处理对象气体连续的情况下用对于在1周期中吸附的VOC的量的%来表现。在此,假定在吸附剂1C不转效的区域中吸附剂1C可全部吸附接触的处理对象气体中的VOC。这一点意味着将每单位时间的气体流量与VOC浓度的时间积分相乘可计算吸附剂1C的VOC吸附量。假定可分解的VOC的量与功耗成比例。再有,实际上VOC的吸附也依赖于VOC吸附量等其它的条件。分解VOC的速度也依赖于VOC吸附量。
在图45(a)中,VOC浓度为最初设想的最大量的约100%,但假定从中途起变化为50%的情况。VOC处理装置从时间为零的时刻起开始工作,假定在工作开始时在全部的气体处理单元1中吸附剂未吸附VOC。吸附剂吸附的VOC的量,根据前面已说明的前提,成为将每单位时间的气体流量与在解吸结束后从与处理对象气体接触的时刻起的处理对象气体的VOC浓度的时间积分相乘得到的量。因此,放电功率控制机构13在气体处理单元1的每个组中在工作状态B的开始时刻处计算VOC吸附量。再者,放电功率控制机构13根据VOC吸附量决定工作状态B的继续时间,控制电压开关元件3A的接通关断,以使工作状态B的继续时间为已决定的时间。在工作状态B结束后,成为工作状态E。
将取工作状态B或工作状态E的时间控制成规定的时间T(在图45中,是10分钟)。如果将气体处理单元1的组的数目定为N,则在VOC浓度为100%的处理对象气体以T×(N-1)的时间继续的情况下,规定的时间T是吸附100%的VOC的时间,该时间必须大于等于在VOC的分解处理中需要的时间。
在组1中,在时间0处,由于VOC吸附量为零,故不取工作状态B,成为工作状态E。如果VOC吸附量变多,则可知取工作状态B的时间变长。此外,在VOC吸附量成为零后,可知取工作状态E而不是工作状态B。
在本实施例23中,也可用小的电源容量高效地处理VOC,可减少NOx的发生,进而可将VOC的分解中需要的功耗量减少为必要的最小限度。再有,为了可靠地对VOC进行分解处理,也可使取工作状态B的时间比必要的最小限度的时间稍微长一些等。即使在这样的情况下,通过在VOC分解处理结束了后不无效地放电,也具有可减少功耗量的效果。
在本实施例23中,使施加电压和放电电流、进而是功耗为恒定,使放电的时间变化,但也可使放电的时间为恒定,根据控制高电压发生装置2吸附的VOC的量,改变施加电压或放电电流的某一方和两方、进而是放电的功耗。进而,也可与施加电压或放电电流的某一方和两方一起使放电的时间变化。只要能减少对VOC进行解吸处理用的功耗量,可以是任何的方法。再有,在可靠地对VOC进行分解处理的范围内,希望使功耗量尽可能接近于必要的最小限度。
在本实施例23中,假定吸附剂1C吸附VOC的速度与VOC浓度成比例,吸附剂1C解吸VOC的速度与功耗成比例,但也可用考虑了其它的要素的更严格的方法来计算。使用与目的相一致的妥当的计算式即可。
将取工作状态B或工作状态E的时间定为规定值,但也可以是可变的。作为定为可变的情况的例子,可考虑其次成为工作状态B的组的气体处理单元1的VOC吸附量定为大于等于规定值(例如,75%)为止的情况等。在定为可变的情况下,在VOC浓度高的状况继续的情况下,也可在工作状态B之后不取工作状态E,而是使下一个组的气体处理单元1为工作状态B。
通过将取工作状态B或工作状态E的时间定为可变,由于即使在VOC浓度低的情况下也可在吸附剂充分地吸附VOC之后进行分解处理,故可高效地对VOC进行分解处理。但是,在等待充分地吸附VOC的基础上,即使VOC浓度急剧地变高且该浓度高的状态继续,也考虑吸附剂不转效。更具体地说,即使VOC浓度急剧地上升到100%、在此之后继续了100%,在下一个组的气体处理单元1中的工作状态B结束之前,也控制下一个组的气体处理单元1中的工作状态B的开始时间,以免在此之后的组的气体处理单元1转效。
也可使工作状态B中的施加电压、放电电流、放电继续时间为固定,只使工作状态E的时间为可变。
在工作状态B之后也可不取工作状态E而取工作状态A。在该情况下,在全部的组取工作状态A的相0和1个组取工作状态B或工作状态E的相中,取工作状态A的组的数目不同。如果取工作状态A的组的数目不同,若处理对象气体的流量相同,则每1个气体处理单元1的气体流量发生变化。在气体流量发生变化的情况下,将VOC浓度对气体流量进行积分来计算VOC吸附量。再有,即使取工作状态A的组的数目发生变化,也可控制成使气体流量的总量变化,以免每个气体处理单元1的气体流量发生变化。
在本实施例23以实施例1为基础,但也可以其它的实施例为基石出。
以上的情况也适用于使用VOC浓度传感器的其它的实施例。
权利要求
1.一种挥发性有机化合物处理装置,其特征在于具备与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物的吸附体;以与该吸附体的一部分接触的方式发生放电的多个电极对;以及通过对该电极对施加电压来控制在哪个上述电极对中发生放电的放电控制机构,上述电极对被分成多个组,上述放电控制机构对上述电极对的每个组施加电压,以使不同的上述吸附体的部分顺序地与放电接触。
2.如权利要求1中所述的挥发性有机化合物处理装置,其特征在于具有由多个上述电极对兼用的电极。
3.一种挥发性有机化合物处理装置,其特征在于,具备与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物的吸附体;以与该吸附体的一部分接触的方式发生放电的一对电极;以及放电控制机构,使至少一侧的上述电极或上述吸附体中的至少某一个移动,对上述电极对施加电压,以使不同的上述吸附体的部分顺序地与放电接触。
4.一种挥发性有机化合物处理装置,其特征在于,具备与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物的吸附体;以与该吸附体接触的方式发生放电的电极对;多个气体处理单元,被分成具有将上述吸附体和上述电极对容纳在其中的可密闭的隔室的多个组;以及放电控制机构,对上述电极对施加电压,以使在该气体处理单元的组中顺序地发生放电。
5.如权利要求4中所述的挥发性有机化合物处理装置,其特征在于在上述隔室内具有用被接地的上述电极包围的部分,在该部分中配置在结构上加强上述气体处理单元的增强构件。
6.如权利要求5中所述的挥发性有机化合物处理装置,其特征在于在与上述处理对象气体的流动平行的方向上配置上述增强构件。
7.如权利要求4中所述的挥发性有机化合物处理装置,其特征在于将在上述电极对中接地的一侧的接地电极作成能通过处理对象气体的结构,具备多个在外侧配置了电介质的施加电压的一侧的高压电极,将上述接地电极配置成包围上述高压电极,在与上述接地电极交叉的方向上流过处理对象气体。
8.如权利要求7中所述的挥发性有机化合物处理装置,其特征在于在邻接的上述高压电极和上述接地电极的全部的组中,将上述高压电极与上述接地电极之间的最小距离定为相同的规定值。
9.一种挥发性有机化合物处理装置,其特征在于,具备与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物的吸附体;以在其间夹有该吸附体的方式配置的发生放电的电极对;检测处理对象气体中的挥发性有机化合物的浓度的VOC浓度传感器;以及放电控制机构,从用该VOC浓度传感器检测出的挥发性有机化合物的浓度求出上述吸附体吸附的挥发性有机化合物的量,在该吸附的挥发性有机化合物的量大于等于规定值之后,对上述电极对施加电压,发生放电。
10.一种挥发性有机化合物处理装置,其特征在于,具备与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物的吸附体;以在其间夹有该吸附体的方式配置的发生放电的电极对;检测处理对象气体中的挥发性有机化合物的浓度的VOC浓度传感器;以及放电控制机构,从用该VOC浓度传感器检测出的挥发性有机化合物的浓度求出上述吸附体吸附的挥发性有机化合物的量,根据放电开始时刻的上述吸附体吸附的挥发性有机化合物的量,使施加电压、放电电流、放电继续时间中的至少某一个变化。
11.如权利要求1、权利要求3和权利要求4中的任一项中所述的挥发性有机化合物处理装置,其特征在于具备检测处理对象气体中的挥发性有机化合物的浓度的VOC浓度传感器,从用该VOC浓度传感器检测出的挥发性有机化合物的浓度求出上述吸附体吸附的挥发性有机化合物的量,在该吸附的挥发性有机化合物的量大于等于规定值之后,上述放电控制机构对上述电极对施加电压,发生放电。
12.如权利要求1、权利要求3和权利要求4中的任一项中所述的挥发性有机化合物处理装置,其特征在于具备检测处理对象气体中的挥发性有机化合物的浓度的VOC浓度传感器,从用该VOC浓度传感器检测出的挥发性有机化合物的浓度求出上述吸附体吸附的挥发性有机化合物的量,上述放电控制机构根据放电开始时刻的上述吸附体吸附的挥发性有机化合物的量,使施加电压、放电电流、放电继续时间中的至少某一个变化。
13.一种挥发性有机化合物处理装置,其特征在于,具备与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物的吸附体;以在其间夹有该吸附体的方式配置的发生放电的电极对;以及流量调整机构,发生放电时流向上述吸附体的处理对象气体的流量比不发生放电时的流量少。
14.一种挥发性有机化合物处理装置,其特征在于,具备与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物的吸附体;以在其间夹有该吸附体的方式配置的发生放电的电极对;以及气体返回机构,在放电发生时和其后的规定期间内在上述吸附体中朝与处理对象气体的流动相反的方向流过气体。
15.一种挥发性有机化合物处理装置,其特征在于,具备与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物的吸附体;以与该吸附体接触的方式发生放电的电极对;气体处理单元,具有在其中容纳上述吸附体和上述电极对的可密闭的隔室;以及气体返回机构,在放电发生时密闭的上述隔室中,在放电发生后的规定的期间内在与处理对象气体的流动相反的方向上流过气体。
16.如权利要求1、权利要求3和权利要求4中的任一项中所述的挥发性有机化合物处理装置,其特征在于具备流量调整机构,该机构在未与放电接触时以规定的流量对上述吸附体供给处理对象气体,在与放电接触时使对上述吸附体供给的处理对象气体的流量比未与放电接触时的流量少。
17.如权利要求1、权利要求3和权利要求4中的任一项中所述的挥发性有机化合物处理装置,其特征在于具备气体返回机构,该机构在放电发生时和其后的规定期间内在上述吸附体中朝与处理对象气体的流动相反的方向流过气体。
18.如权利要求4中所述的挥发性有机化合物处理装置,其特征在于具备气体返回机构,该机构在放电发生时密闭的上述隔室中,在放电发生后的规定的期间内朝与处理对象气体的流动相反的方向流过用其它的上述气体处理单元处理的已处理气体。
19.如权利要求13~权利要求15中的任一项中所述的挥发性有机化合物处理装置,其特征在于具备气体供给机构,该机构对与放电接触的上述吸附体供给氧比大气中多的气体或含氧且氮比大气中少的气体中的某一种。
20.一种挥发性有机化合物处理装置,其特征在于,具备作为电介质的吸附体,该吸附体与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物,以规定的气孔率形成处理对象气体流过的规定的直径的孔而构成;以及以在其间夹有该吸附体的方式配置的施加交流电压的电极对。
21.一种挥发性有机化合物处理装置,其特征在于,具备吸附体,该吸附体与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物,具有处理对象气体通过的气体通路,将该气体通路的壁面作为电介质来形成;以及在其间夹有该吸附体并以使在与气体通路的壁面交叉的方向上发生放电的方式配置的施加交流电压的电极对。
22.如权利要求1、权利要求3、权利要求4、权利要求9、权利要求10、权利要求13、权利要求14和权利要求15中的任一项中所述的挥发性有机化合物处理装置,其特征在于上述吸附体是以规定的气孔率形成处理对象气体流过的规定的直径的孔而构成的电介质,对上述电极对施加交流电压。
23.如权利要求1、权利要求3、权利要求4、权利要求9、权利要求10、权利要求13、权利要求14和权利要求15中的任一项中所述的挥发性有机化合物处理装置,其特征在于上述吸附体具有通过处理对象气体的气体通路,将该气体通路的壁面作成电介质,以在与气体通路的壁面交叉的方向上发生放电的方式配置上述电极对,对上述电极对施加交流电压。
24.如权利要求1、权利要求3、权利要求4、权利要求9、权利要求10、权利要求13、权利要求14和权利要求15中的任一项中所述的挥发性有机化合物处理装置,其特征在于在上述电极对之间配置电介质,对上述电极对施加交流电压。
25.如权利要求24中所述的挥发性有机化合物处理装置,其特征在于上述电介质为固体,在上述电介质与上述电极之间设置以热的和电的方式结合上述电介质与上述电极的供电层。
26.如权利要求24中所述的挥发性有机化合物处理装置,其特征在于具备冷却与上述电介质邻接的上述电极的电极冷却机构。
27.一种挥发性有机化合物处理装置,其特征在于,具备与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物的吸附体;以在其间夹有该吸附体的方式配置的发生放电的施加交流电压的电极对;与上述电极对之中的某个上述电极邻接地配置的固体的电介质;以及为了以热的和电的方式结合该电介质与上述电极而在上述电介质与上述电极之间设置的供电层。
28.如权利要求1、权利要求3、权利要求4、权利要求9、权利要求10、权利要求13、权利要求14、权利要求15、权利要求20、权利要求21和权利要求27中的任一项中所述的挥发性有机化合物处理装置,其特征在于在上述电极对之中的至少一方的上述电极具有在其内部密闭的空间,具备具有在上述电极内的空间内封入的制冷剂和从该制冷剂的蒸汽夺取热的散热板的电极冷却机构。
29.如权利要求28中所述的挥发性有机化合物处理装置,其特征在于对上述散热板和该上述散热板冷却的上述电极进行绝缘。
30.如权利要求28中所述的挥发性有机化合物处理装置,其特征在于利用由上述吸附体吸附了挥发性有机化合物后的已处理气体冷却上述散热板。
全文摘要
本发明的VOC处理装置具备与处理对象气体接触以吸附挥发性有机化合物的吸附体1C;以与该吸附剂1C的一部分接触的方式发生放电的多个电极对1A、1D;以及通过对该电极对1A、1D施加电压来控制在哪个电极对1A、1D中发生放电的放电控制机构3,其中,电极对1A、1D被分成多个组,放电控制机构3对电极对1A、1D的每个组施加电压,以使不同的吸附体1C的部分顺序地与放电接触。
文档编号B01J19/08GK1724117SQ20051008118
公开日2006年1月25日 申请日期2005年6月29日 优先权日2004年6月29日
发明者太田幸治, 葛本昌树, 谷村泰宏, 中谷元, 吉積敏昭, 市村英男 申请人:三菱电机株式会社
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