JPH09239224A - ガス不純物の除去装置 - Google Patents
ガス不純物の除去装置Info
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Abstract
り、従来の乾式法と同等の除去効率を得つつ、圧損調整
が容易でかつメンテナンスフリーとしランニングコスト
も低廉にする。 【解決手段】 対象空気流が流れるチャンバ3内に、液
滴径が10μm〜100μmの粒径の液体粒子をチャン
バ13内に霧状に発生させるノズル13と、ノズル13
から下流側に所定間隔離れたところに、吸水性素材から
なるウェットプレート15で構成したエリミネータ構成
のウェットプレート群14を配置する。
Description
ガス不純物、とりわけ空気中に微量(ppt〜ppmの
濃度)含まれる水溶性ガス状不純物(以下、「ガス状不
純物」という)の除去に適したガス不純物の除去装置に
関するものであり、例えば対象となる施設内に供給する
外気の清浄化処理や、特殊施設から発生する排ガスの清
浄化処理に利用される。
としては、従来からケミカルフィルタ処理(乾式法)に
よる除去方法と、気液接触による除去方法とが知られて
いる。前者の乾式法は、気中のガス不純物を化学結合に
より取り込み除去するもので、ガス不純物の種類により
濾材の種類や処理方法および濾材に添着する化学物質の
種類が異なる。一方後者の気液接触による除去は、液滴
の噴霧や空隙率の高い、即ち表面積の大きい充填材に液
状物資を供給することにより、気中のガス状不純物を除
去するものである。
来の除去方法では、次のような問題点がある。まず、ケ
ミカルフィルタを用いた乾式法によれば、(a)寿命が
短くランニングコストが高い、そのため従来は寿命をチ
ェックできないために、約6カ月で交換していたのが実
状である。さらに(b)除去性能が連続的に低下してい
く、(c)再利用できないために、産業廃棄物として処
理しなければならない、(d)交換作業が必要となる、
(e)送風抵抗(圧力損失)が大きく送風コストが上昇
する、(f)化学添加物自身が給気室内の汚染源となる
危険性があるといった問題がある。次に気液接触による
除去方法では、(g)給水性の低い充填材を使用して、
気液接触面積を大きくしようとするために、大量の液状
物質を供給しなければならずランニングコストが高くな
る、(h)液滴径が大きいために(従来の粒径は、平均
粒径が100μmを越えていた)、大量の液状物質を供
給しなければならずこの点からもランニングコストが高
くなっていたのである。
であり、前記した湿式法の欠点を解決すると同時に、乾
式法と同等の性能を有しながら乾式法の欠点も解消し
て、上記問題の解決を図ることを目的としている。
め、請求項1の発明によれば、ガス不純物を含む対象空
気流をその内部で上流から下流に流通させることが可能
なチャンバと、平均液滴径が10μm〜100μmの粒
径の液体粒子を上記気流内に霧状に発生させるノズル及
びこのノズルから下流側に所定間隔離れて位置した不純
物除去手段とを夫々前記チャンバ内に有し、前記不純物
除去手段は、吸水性の素材からなるエリミネータである
ことを特徴とする、ガス不純物の除去装置が提供され
る。
に記載したように、純水の粒子、即ちノズルから純水を
噴出させるようにしてもよい。このとき、請求項3に記
載したように、不純物除去手段からの液体を回収する液
体回収手段と、純水製造手段とを備え、前記液体回収手
段によって回収した液体を前記純水製造手段を経た後に
再びノズルへと供給するようにすれば、さらに好ましい
効果が得られる。
置によれば、ガス不純物を含む対象空気流をその内部で
上流から下流に流通させることが可能なチャンバと、こ
のチャンバ内に配置される、吸水性素材からなるエリミ
ネータと、このエリミネータに純水等を直接給水する給
水手段とを備えてなる、ガス不純物の除去装置が提供さ
れる。
せる液体粒子の平均粒径を、10μm〜100μmに設
定すると共に、下流側に吸水性の素材からなるエリミネ
ータを設置している。かかる手段により、従来より極め
て少量のガス吸収液で従来と同等若しくはそれ以上の気
液接触面積を得ることができる。
00μmにすることにより、液滴との気液接触面積が単
純に大きくなり、例えば従来の液滴径数百μm以上に対
して、同じ液量での気液接触面積は、最大で100倍も
大きくなっている。
ネータを設置しているので、前記小径の液滴粒子はその
小径ゆえにこのエリミネータの表面の広範囲に行き渡り
やすくなり、少液量で大面積のエリミネータを常にウェ
ットの状態にできる。また吸水性素材を利用したことに
より、液滴の到達しない面にも素材内部での液体の移動
によって液体が到達し、より広い面積をウェットな状態
にできる。その結果このウェット面での気液接触によっ
ても高いガス吸収効率を得られる。かかる点を鑑みる
と、吸水性素材の材質自体は高吸液(水)性の材質(気
孔率50vol.%以上)が好ましく、それによって構
成されるエリミネータの材料は、プレート状のものとし
て、ポリエステル繊維をフェノール樹脂をバインダーと
して0.5mm〜5mmtの厚さに成形したものが好まし
い。例えばフェノール系熱硬化性樹脂とポリエステル不
織布等の強化素材で複合化した、商品名「ユニベックス
−SB」が適している。もちろんエリミネータ構成であ
るから、液滴粒子が下流側に飛散することは防止され
る。
状の多孔質ブロックを設置することも考えられるが、圧
力損失が大きくなって好ましくない。この点本発明では
容易に低圧損化が図れる。また吸水性の素材を採用して
いるので、表面に付着する不純物も、付着した液滴粒子
によって容易に洗い流すことができる。従って、例えば
後述の実施形態のように、吸水性の素材を板状に成形し
た吸水性の板を適宜組み合わせ配置したエリミネータの
方が、圧力損失、メンテナンスの点ではるかに有利であ
る。このような観点から、本願請求項1〜4の発明に使
用する吸水性素材の形態はプレート状のものが適してい
る。
くは、下流側に向けるとよい。それは、例えば上流側に
向ける場合よりも、ノズルに水等を供給する配管等に液
滴が付着してチャンバ内に落下することを防止できるか
らである。もちろん上流側に向けてもガス吸収効率は高
い。
を噴霧するようにすれば、特に水溶性ガス不純物を効率
よく除去することができる。
純水製造手段(例えば逆浸透膜を利用した純水製造装
置)とを備え、前記液体回収手段によって回収した液体
を前記純水製造手段を経た後に再びノズルへと供給する
ようにすれば、純水を再利用することができ、ランニン
グコストを抑えることが可能である。
よれば、ガス不純物を含む対象空気流をその内部で上流
から下流に流通させることが可能なチャンバと、このチ
ャンバ内に設けられる吸水性素材からなるエリミネータ
と、このエリミネータに直接給水する給水手段(例えば
純水を給水する手段)とを備えているので、ノズルによ
る噴霧がなくとも、エリミネータの表面を常にウェット
な状態にすることができる。従って、高いガス吸収効率
が得られる。またノズルを不要とすることから、ガス吸
収面積をより大きくとることができ、構成もより簡素化
されるという利点がある。直接給水する方法としては、
例えばエリミネータの上方から、水を直接垂らしたり、
給水手段の給水口をエリミネータに接触させることが提
案できる。また必ずしも上方ではなく、サイドから供給
するようにしてもよい。
るガス不純物の除去装置1を組み込んだクリーンルーム
(CR)用の外気処理空調機2の全体を示しており、チ
ャンバ3内には、上流側(入口側)から順に、プレフィ
ルタ4、除塩フィルタ5、加熱コイル6、冷却コイル
7、及びガス不純物の除去装置1、ファン8、再熱コイ
ル9、ULPAフィルタなどの超高性能微粒子除去フィ
ルタ10が配置されている。
去装置1は、チャンバ3外に設置されている純水製造装
置11から往管12を通じて純水が供給され、これを下
流側に向けて噴霧する複数のノズル13と、このノズル
13から所定の距離lを隔てて位置しているエリミネー
タとなるウェットプレート群14とを有している。
0μm以下の粒径の水滴を発生できる機能を有してお
り、所定の間隔で設置されている。図2に示したよう
に、各ノズル13の設置間隔dは、処理空気の流速によ
って決定する。例えば2m/sec程度の風速(=面風
速)では、15〜30cm間隔程度が望ましい。さらに
各ノズル13は、図2に示したように、チャンバ3に対
して同一垂直面内に位置するように設置することで、水
滴が偏ることなくウェットプレート群14に衝突して回
収される。なおノズル13とウェットプレート群14の
下部は共通のドレンパンになっている。
距離lの最適値も、処理風速により決定される。水滴と
空気との気液接触率を向上させるためには長い程良い
が、他方ウェットプレート群14に均一に水滴が到達さ
せるためには、ある程度短い方がよい。従って、ノズル
13とウェットプレート群14間の距離lは、その双方
のバランスと処理風速とを考慮して決定し、例えば処理
風速2m/sec程度では、50〜170cm程度が望
ましい。
トプレート15によって構成されており、ノズル13に
よって上流部に発生させた小径の水滴を回収し、かつ直
接気中のガス不純物を吸収除去できる機能を有してい
る。ウェットプレート群14の構成については、後述の
ように様々なものが考えられるが、実際の構造設計は、
次の4項目の機能の向上を考えて行われる。即ち、 1.水滴を慣性衝突原理により効率よく回収できる構造
であること、 2.送風圧力損失が低くなる構造であること、 3.ウェットプレート群の表面積(=気液接触面積)が
大きくできること、 4.ウェットプレート群の場所により水滴の付着密度に
差があっても(例えば上流部に集中する場合)、ウェッ
トプレート群全体が常に濡れた状態に保持できる構造で
あること、である。
14は、平面からみて、つづら折りした複数のウェット
プレート15を気流の流れに沿って平行に配置した構成
をとっている。より詳述すれば、水滴の慣性力による回
収性能を向上させるため、各ウェットプレート15が気
流方向に対してある角度θをなすようにの折り角をつけ
ている。この角度θは、処理風速、ウェットプレートの
段数(折れている数のこと。本実施形態においては、6
段折りである)、ウェットプレート15の設置間隔(=
ピッチa)、折れ長さbによって最適値が設定される
が、120゜〜170゜範囲が好ましい。本実施形態で
は、角度θは135゜である。
5の厚さを薄くし、前記角度θを水滴を回収できる角度
より小さくしないように最適値に設定することで、従来
のケミカルフィルタよりもかなり低くできる。またその
ようにウェットプレート15の厚さを薄くすることによ
っても低圧損化が図られる。いずれにしろ、送風圧損を
最適なものに設定することが極めて容易である。具体的
にいえば、ウェットプレート15の厚さとしては1〜3
mm程度が適している。本実施形態におけるウェットプ
レート15の厚さは1mmであり、面風速2m/sec
での圧力損失は6mmAqである。
の大面積化については、ピッチaを小さくかつ段数を多
くすることによって容易に達成できる。ただし、これは
圧力損失との兼ね合いもあり、必要なガス状不純物除去
性能と圧力損失の上限値から決定される。
収面積をより大きくとりたい場合は、ウェットプレート
群14の上部から、純水を垂らして直接給水をする手段
をとってもよい。この場合はノズル13が不要となり、
配管系も簡素化される。
状態に保持するためには、水滴の付き易い部分(例えば
最上流側)と付きにくい部分(例えば最下流側)とが吸
水性の高い材質でつながっている構造にすればよい。本
実施形態におけるウェットプレート群14の場合、気流
方向には1枚のウェットプレート15を5ヶ所で折った
構造であるから、最上流側と最下流側とは完全につなが
っており、各ウェットプレート15、即ちウェットプレ
ート群14全体を容易にそのような濡れた状態に保持で
きる。
がつながっていない場合は、下流側のウェットプレート
15まで水滴が到達するように、ウェットプレートの形
状及び設置間隔などを設計すれば、全体を常に濡れた状
態に保持できる。
トプレート15を伝ってチャンバ3内の下面に溜まる水
は、回収手段としての還管16によって純水製造装置1
1へと戻され、そこで再び純水が製造されて、ノズル1
3へと供給されるようになっている。従って、純水の再
利用が図れる。なおこの純水製造装置11へは、適宜損
失分(蒸発分)にみあった水が補給されるようになって
いる。
1を組み込んだクリーンルーム(CR)用の外気処理空
調機2は、以上のような構成を有しており、次にその運
転例について説明すると、この外気処理空調機2は既述
したように、クリーンルームに供給する外気の処理に使
われるもので、クリーンルーム内の絶対湿度に等しく制
御した清浄空気を供給することができる。例えば、23
℃、RH45%のクリーンルームに12℃、RH90%
の空気を供給する場合について、冬期の加湿モードの場
合と夏期の除湿モードの場合とに分けてそれぞれ説明す
る。
の加湿モードにおいては、図4にも示したように、まず
プレフィルタ4、除塩フィルタ5を介して、チャンバ3
内に前処理した外気を取り入れる。そしてそのようにし
て粒子を除去した空気を加熱コイル6によって、20.
5℃まで加熱する(図3中の)。そしてガス不純物除
去装置1によってガス状不純物を除去する。このとき水
加湿も行われるので、処理空気は10.3℃、RH10
0%となる(図3中の)。そしてファン8によって送
風されて再熱コイル9で加熱されると共に、超高性能微
粒子除去フィルタ10によって微粒子を除去し、所期の
12℃、RH90%の清浄空気がチャンバ3から送り出
される(図3中の)。そして当該清浄空気は、クリー
ンルーム(23℃、RH45%:図3中の)に供給さ
れる。
不純物除去装置1は加湿器としても機能しており、加湿
しながらガス状不純物を除去する作用を奏する。加湿に
より蒸発する水量は、最高でも給水量の20%以下であ
る。なお加湿専用装置としてガス不純物除去装置1の上
流側に蒸気加湿器等の加湿器を設けてもよい。
の)の夏期の減湿モードにおいては、まずプレフィル
タ4、HEPAフィルタなどの除塩フィルタ5を介し
て、チャンバ3内に前処理した外気を取り入れる。その
ようにして粒子を除去した空気を冷却コイル7によっ
て、10.3℃、RH100%まで冷却する(図5中の
)そしてガス不純物除去装置1によってガス状不純物
を除去する(図5中の)。次いでファン8によって送
風され、再熱コイル9で加熱されると共に、超高性能微
粒子除去フィルタ10によって微粒子を除去し、所期の
12℃、RH90%の清浄空気がチャンバ3から送り出
される(図5中の)。そして当該清浄空気は、クリー
ンルーム(23℃、RH45%:図5中の)に供給さ
れる。
不純物除去装置1へは露点に達した空気が供給されるこ
とから、給水される水は一切蒸発しないで純水製造装置
11に戻され純水に再生される。この不純物除去に使用
された純水は、微量の水溶性のガス不純物だけが溶解し
ているだけで一般水に比べた場合はるかに不純物レベル
の低い水である。従って純水製造装置11に再び戻すこ
とによって容易に再生でき、このような再生循環形式を
採用することにより、純水コストを大幅に低減できる。
モードのいずれにおいても、ガス不純物除去装置1は、
処理空気中のガス状不純物を高効率で除去している。即
ちノズルから噴霧される純水の小径粒子によって、気液
接触効率が従来より大幅に向上して不純物が取り込ま
れ、そのままウェットプレート群14に衝突し、そこで
捕集される。そしてこのウェットプレート群14を構成
している各ウェットプレート15は、つづら折りされた
エリミネータを構成しているから、効率よく純水の小径
粒子を捕集することができる。しかも各ウェットプレー
ト15は、極めて吸水率の高いプレートであるから、偏
ることなく表面の広範囲に純水が行き渡り、このウェッ
ト面での気液接触によっても高いガス吸収効率を得られ
る。従って、処理空気中のガス状不純物を高い効率で除
去できる。そのうえ純水粒子は、記述したように、10
μm〜100μmという極めて小径のものであるから、
少ない液量で大面積の各ウェットプレート15を常にウ
ェットの状態にできる。
ミネータの構成をとっているから、下流側への純水粒子
の飛散の心配はない。しかも送風圧損の調整について
も、ウェットプレート群14を構成する各ウェットプレ
ート15の折れ角度θ、段数、設置間隔(=ピッチ
a)、折れ長さb、ウェットプレート15自体の厚さを
適宜変更することにより、極めて容易にこれを行うこと
ができる。
ットプレート群14は、つづら折りしたウェットプレー
ト15を複数配置することで構成していたが、これに限
らず、本発明においては、図7〜図10に示したよう
に、種々の形態のウェットプレート群を提案できる。
21aがノズル13側になるように略V字形に折った複
数ウェットプレート21を、適宜の空隙Lを設けて気流
方向と垂直に横一列配置し、さらに次列を構成する複数
のウェットプレート21は、その頂部21aが、前列の
空隙Lの後方に位置するように配置し、以後気流方向に
沿って交互に頂部21aと空隙Lを位置させるようにし
て、ウェットプレート21を4列に配置したものであ
る。かかる構成のウェットプレート群22によっても、
前記実施形態におけるウェットプレート群14と同様な
作用効果が得られる。
形のウェットプレート21に代えて、平面が略半円形の
ウェットプレート31を用いてウェットプレート群32
を構成した例である。
ットプレート41を用いて、ウェットプレート群42を
構成したものである。この場合、ウェットプレート41
自体は、湾曲させたり、折ったりする必要がないので、
より容易にウェットプレート群42を構成することがで
きる。
って配置される一の長幅のフラットな多孔板51に、複
数の短い幅の多孔板52を所定の間隔Mで直交させる形
で組み合わせたウェットプレート53を、気流方向と平
行にチャンバ3に沿って複数配置し、隣接する他のウェ
ットプレート53における多孔板52の端部が、前記間
隔Mの間に位置するように配設した構成したものであ
る。かかる構成のウェットプレート群54によれば、ウ
ェットプレート群を配置する長さ(チャンバ3の気流方
向の長さ)が小さくても、極めて大きい面積のウェット
面を創出することができる。
が、用途に応じて、例えば排気ガスに対処するため、純
水以外の吸収液、反応吸収液を用いてもよい。さらに露
点制御できる装置を併用してもよい。
いて、減湿モード(夏期)において、空気中に含まれる
SO2ガスとNH3ガスの除去を実施した結果を表1に示
す。
1.5m/sのとき、SO2ガスについては、除去率が
91.0%、NH3ガスについては、同95.3%とい
う高い除去率が確認された。またそのときの送風圧損は
3.5mmAqという低い値であった。
乾式法と同等のガス不純物の除去効率が得られ、しかも
気液接触法の併用により性能の経時変化を克服した。ま
た実施形態で記載したような長寿命の素材を用いること
により、交換作業などのメンテナンス作業も極めて少な
くでき、発生する産業廃棄物も非常に少量である。そし
て液滴平均粒径が10μm〜100μmという小径であ
ることから、液体の使用量の大幅な低減が図れ、ランニ
ングコストを低く抑えることができる。同時に吸水性エ
リミネータを採用したことにより、全気液接触面積を大
幅に向上させることが可能であり、少量の液体(例えば
水や純水など)で高い除去効率を達成できる。
理空気への加湿が必要な場合に、加湿効率の向上という
副次効果を生む。つまり液滴の小径化により蒸発が容易
となり加湿効率が向上するのである。またエリミネータ
面に吸水特性を付加したことも、少ない液量(例えば水
量)で濡れ面積を大きくできる結果、エリミネータでの
加湿効率も向上する。その他エリミネータ構成であるか
ら下流側への液滴粒子の飛散は防止され、プレート形状
を採用することにより、所望の送風圧損を考慮した設計
も容易である。
生させることにより、添加物による問題も生じない。さ
らに請求項3のように純水を再利用することにより、新
たな水の補給量を減らしてより一層ランニングコストを
抑えることができる。
くとも、エリミネータの表面を常にウェットな状態にす
ることができ、高いガス吸収効率が得られる。またノズ
ルを不要とすることから、ガス吸収面積をより大きくと
ることができ、構成もより簡素化されるという利点があ
る。
を組み込んだ外気処理空調機の構成を示す斜視図であ
る。
空気線図である。
処理フローを示す説明図である。
空気線図である。
処理フローを示す説明図である。
不純物除去装置の平面図である。
不純物除去装置の平面図である。
ス不純物除去装置の平面図である。
せたウェットプレートを用いたガス不純物除去装置の平
面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 ガス不純物を含む対象空気流をその内部
で上流から下流に流通させることが可能なチャンバと、
平均直径が10μm〜100μmの粒径の液体粒子を前
記チャンバ内に霧状に発生させるノズル及びこのノズル
から下流側に所定間隔離れて位置した不純物除去手段と
を夫々前記チャンバ内に有し、 前記不純物除去手段は、吸水性素材からなるエリミネー
タであることを特徴とする、ガス不純物の除去装置。 - 【請求項2】 液体粒子は、純水の粒子であることを特
徴とする、請求項1に記載のガス不純物の除去装置。 - 【請求項3】 不純物除去手段からの液体を回収する液
体回収手段と、純水製造手段とを備え、前記液体回収手
段によって回収した液体を前記純水製造手段を経た後に
再びノズルへと供給するようにしたことを特徴とする、
請求項2に記載のガス不純物の除去装置。 - 【請求項4】 ガス不純物を含む対象空気流をその内部
で上流から下流に流通させることが可能なチャンバと、
このチャンバ内に設けられる吸水性素材からなるエリミ
ネータと、このエリミネータに直接給水する給水手段と
を備えてなるガス不純物の除去装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07943496A JP3179700B2 (ja) | 1996-03-06 | 1996-03-06 | ガス不純物の除去装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07943496A JP3179700B2 (ja) | 1996-03-06 | 1996-03-06 | ガス不純物の除去装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09239224A true JPH09239224A (ja) | 1997-09-16 |
JP3179700B2 JP3179700B2 (ja) | 2001-06-25 |
Family
ID=13689782
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP07943496A Expired - Lifetime JP3179700B2 (ja) | 1996-03-06 | 1996-03-06 | ガス不純物の除去装置 |
Country Status (1)
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