WO2023234216A1 - Ｖｏｃ吸着ロータ - Google Patents

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WO2023234216A1
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voc
adsorption rotor
axis direction
honeycomb structure
voc adsorption
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幸雄 眞田
徹平 川井
輝久 柴原
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株式会社村田製作所
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/06—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with moving adsorbents, e.g. rotating beds
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Definitions

  • the present invention relates to a VOC adsorption rotor for adsorbing VOC contained in a gas to be treated.
  • VOC volatile organic compounds
  • a conventional VOC adsorption rotor uses ceramic, glass, or the like as a base material, and supports an adsorbent that adsorbs VOC.
  • Patent Document 1 discloses a gas processing device equipped with such a VOC adsorption rotor.
  • the VOC adsorption rotor consists of an adsorption zone that adsorbs VOCs contained in the gas to be treated, a desorption zone that desorbs the VOCs adsorbed in the adsorption zone by passing heated gas, and a desorption zone that desorbs the VOCs adsorbed in the adsorption zone.
  • a cooling zone is provided to cool the VOC adsorption rotor. That is, during one rotation of the VOC adsorption rotor, VOC is adsorbed in the adsorption zone, VOC is desorbed in the desorption zone, and cooled in the cooling zone. Then, the structure is such that VOC adsorption is performed again in the adsorption zone.
  • VOC adsorption rotors heat the gas and pass the heated gas through the desorption zone in order to desorb the VOCs adsorbed in the adsorption zone. It cannot be said that energy efficiency is high, and there is room for improvement.
  • the present invention solves the above problems, and aims to provide a VOC adsorption rotor that can desorb adsorbed VOC with high energy efficiency.
  • the VOC adsorption rotor of the present invention is a VOC adsorption rotor comprising a honeycomb structure supporting an adsorbent for adsorbing VOC,
  • the honeycomb structure is characterized in that it is made of metal.
  • the honeycomb structure supporting the adsorbent for adsorbing VOC is made of metal and can therefore be energized. Therefore, for example, in the desorption zone, it is possible to directly heat the honeycomb structure by passing an electric current through the honeycomb structure to generate Joule heat, and the adsorbed VOCs can be desorbed with high energy efficiency. It becomes possible to separate them.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing the configuration of a VOC adsorption rotor in one embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing the configuration of a VOC adsorption rotor in one embodiment when viewed in the extending direction of a rotating shaft.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining that a pair of electrodes that are in contact with the VOC adsorption rotor are arranged on both outer sides of the VOC adsorption rotor in the rotational axis direction in the desorption zone, and voltage is applied.
  • (a) is a diagram showing a first fine shape reproduction model that is a model of a honeycomb structure, and (b) is a diagram showing a first uniform equivalent physical property model corresponding to the first fine shape reproduction model.
  • (a) is a diagram showing a second fine shape reproduction model that is a model of a honeycomb structure, and (b) is a diagram showing a second uniform equivalent physical property model corresponding to the second fine shape reproduction model.
  • (a) is a graph showing the normalized conductivity in the X-axis direction and the normalized conductivity in the Y-axis direction with respect to (2Lb/La), and (b) is the graph shown in (a). This is a graph with the vertical axis as a logarithmic axis.
  • (a) is a diagram showing the simulation results of temperature distribution when using the first uniform equivalent physical property model
  • (b) is a diagram showing the simulation results of temperature distribution when using the second uniform equivalent physical property model
  • (c) is a perspective view showing four block bodies stacked vertically and horizontally.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing the configuration of a VOC adsorption rotor 10 in one embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing the configuration of the VOC adsorption rotor 10 in one embodiment when viewed in the extending direction of the rotating shaft 11 (hereinafter also referred to as the rotating shaft direction).
  • the VOC adsorption rotor 10 is configured to be rotatable around a rotating shaft 11 using a motor or the like as a driving source.
  • the diameter of the VOC adsorption rotor 10 is, for example, 500 mm or more and 2000 mm or less, and the dimension in the extending direction of the rotating shaft 11 is, for example, 200 mm or more and 800 mm or less.
  • the VOC adsorption rotor 10 includes a honeycomb structure 1 that supports an adsorbent for adsorbing VOC.
  • the honeycomb structure 1 is made of metal such as stainless steel.
  • the metal constituting the honeycomb structure 1 is not limited to stainless steel.
  • the VOC adsorption rotor 10 may be configured entirely of metal, or a portion other than the honeycomb structure 1 may be configured of a material other than metal.
  • the shape of the plurality of cells 2 constituting the honeycomb structure 1 can be any shape.
  • the shape of the cell 2 when viewed in the extending direction of the rotating shaft 11 is triangular.
  • the shape of the cell 2 when viewed in the direction of the rotation axis may be other shapes such as a hexagon or a rectangle.
  • the adsorbent supported on the honeycomb structure 1 may be any material as long as it can adsorb VOCs contained in the gas to be treated, and for example, zeolite, activated carbon, silica, etc. can be used.
  • the gas to be treated is, for example, a gas containing VOC that is generated when processes such as cleaning, printing, painting, and drying are performed in a factory or the like. Note that the present invention is not limited by the type of VOC to be removed or the type of adsorbent.
  • the honeycomb structure 1 may support a catalyst for decomposing VOCs.
  • a catalyst for decomposing VOCs for example, platinum, palladium, etc. can be used as a catalyst for decomposing VOCs.
  • the VOC adsorption rotor 10 is provided with an adsorption zone Z1, a desorption zone Z2, and a cooling zone Z3 along the rotation direction.
  • the range of the adsorption zone Z1 in the rotation direction is, for example, a range of 230° or more and 270° or less
  • the range of the desorption zone Z2 is, for example, a range of 30° or more and 60° or less
  • the range of the cooling zone Z3 is, for example, a range of 30° or more and a range of 60° or less. , for example, in a range of 30° or more and 60° or less.
  • the adsorption zone Z1 is an area through which the gas to be treated passes and adsorbs VOCs contained in the gas to be treated.
  • the desorption zone Z2 is an area for desorbing the VOCs adsorbed in the adsorption zone Z1.
  • heated gas is passed through the desorption zone Z2.
  • the cooling zone Z3 is a region for cooling the honeycomb structure 1 heated in the desorption zone Z2. Gas for cooling the honeycomb structure 1 is passed through the cooling zone Z3.
  • the gas from which VOCs have been removed by passing through the adsorption zone Z1 may be returned to the source of the gas to be treated. Further, the gas warmed by passing through the cooling zone Z3 may be used as the gas passing through the desorption zone Z2.
  • VOC adsorption rotor 10 by rotating the VOC adsorption rotor 10, adsorption and desorption of VOCs contained in the gas to be treated are repeatedly performed.
  • a catalyst for decomposing VOCs is supported on the honeycomb structure 1, a decomposition reaction of VOCs is carried out in the desorption zone Z2. Since VOC decomposition can be regarded as desorption, VOC decomposition is included in VOC desorption.
  • the rotation speed of the VOC adsorption rotor 10 is, for example, 8.4 rph or more and 11.0 rph or less.
  • the honeycomb structure 1 is made of metal, it can be energized. Therefore, in the desorption zone Z2, it is possible to directly heat the honeycomb structure 1 by passing an electric current through the honeycomb structure 1 to generate Joule heat.
  • a pair of electrodes 20a and 20b that are in contact with the VOC adsorption rotor 10 are arranged on both outer sides of the VOC adsorption rotor 10 in the rotational axis direction in the desorption zone Z2.
  • the VOC adsorption rotor 10 rotates, the VOC adsorption rotor 10 rotates while maintaining a contact state while rubbing against the pair of electrodes 20a and 20b.
  • a current can be passed through the honeycomb structure 1 by applying a voltage between the pair of electrodes 20a and 20b.
  • the honeycomb structure 1 can be directly heated in the desorption zone Z2.
  • the VOC adsorption rotor 10 in this embodiment can directly heat the honeycomb structure 1 by passing an electric current through the honeycomb structure 1 in the desorption zone Z2, so that VOCs can be desorbed. It is possible to reduce the amount of energy required to do so.
  • the VOC adsorption rotor compared to a conventional VOC adsorption rotor that desorbs VOCs adsorbed in the honeycomb structure 1 by simply passing heated gas through the desorption zone Z2, the VOC adsorption rotor has better heating efficiency, higher energy efficiency, and adsorption. It is possible to desorb the VOCs. For example, in order to desorb the VOCs adsorbed in the adsorption zone Z1, it is possible to lower the heating temperature of the gas passing through the desorption zone Z2, compared to the conventional VOC adsorption rotor described above.
  • honeycomb structures 1 having different shapes of cells 2 two of the first fine shape reproduction model 21 shown in FIG. 4(a) and the second fine shape reproduction model 23 shown in FIG. 5(a) are used. Created different types of models.
  • a first uniform equivalent physical property model 22 (FIG. 4(b)) corresponding to the first fine shape reproduction model 21 and a second uniform equivalent physical property model 22 (FIG. 4(b)) corresponding to the second fine shape reproduction model 23 are used.
  • a uniform equivalent physical property model 24 (FIG. 5(b)) was created.
  • the circumferential dimension La of the cell 2 in the first fine shape reproduction model 21 shown in FIG. ) is 0.05 mm
  • the conductivity ⁇ of the honeycomb structure 1 is 1/(142 ⁇ 10 8 )S/m
  • the dimension of the first uniform equivalent physical property model 22 in the Z-axis direction is 0.1 mm.
  • Table 1 shows the resistances of the first fine shape reproduction model 21 and the first uniform equivalent physical property model 22 in the X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction.
  • the resistance in the X-axis direction of the first uniform equivalent physical property model 22 has an error of 10% or less with respect to the resistance in the X-axis direction of the first fine shape reproduction model 21.
  • the resistance in the Y-axis direction and the resistance in the Z-axis direction of the first uniform equivalent physical property model 22 have an error in the resistance in the Y-axis direction and the resistance in the Z-axis direction of the first fine shape reproduction model 21. is less than 10%. Therefore, when performing a simulation, it is possible to use the first uniform equivalent physical property model 22, which is a simplified model, instead of the first fine shape reproduction model 21.
  • the circumferential dimension La of the cell 2 in the second fine shape reproduction model 23 shown in FIG. ) is 0.05 mm
  • the conductivity ⁇ of the honeycomb structure 1 is 1/(142 ⁇ 10 8 )S/m
  • the dimension of the second uniform equivalent physical property model 24 in the Z-axis direction is 0.1 mm.
  • Table 2 shows the resistances of the second fine shape reproduction model 23 and the second uniform equivalent physical property model 24 in the X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction.
  • the resistance in the X-axis direction of the second uniform equivalent physical property model 24 has an error of 10% or less with respect to the resistance in the X-axis direction of the second fine shape reproduction model 23.
  • the resistance in the Y-axis direction and the resistance in the Z-axis direction of the second uniform equivalent physical property model 24 have an error in the resistance in the Y-axis direction and the resistance in the Z-axis direction of the second fine shape reproduction model 23. is less than 10%. Therefore, when performing a simulation, it is possible to use the second uniform equivalent physical property model 24, which is a simplified model, instead of the second fine shape reproduction model 23.
  • the conductivity in the X-axis direction, the conductivity in the Y-axis direction, and the conductivity in the Z-axis direction are calculated using the following equations (1) to (3). It is indicated by.
  • FIG. 6(a) is a graph showing the normalized conductivity in the X-axis direction and the normalized conductivity in the Y-axis direction with respect to (2Lb/La).
  • FIG. 6(b) is a graph in which the vertical axis of the graph shown in FIG. 6(a) is a logarithmic axis. Note that in FIGS. 6(a) and 6(b), the horizontal axis is a logarithmic axis.
  • "X-axis direction” indicates the standardized conductivity in the X-axis direction
  • Y-axis direction indicates the normalized conductivity.
  • the electrical conductivity in the Y-axis direction, and the term "Z-axis direction” is the standardized electrical conductivity in the Z-axis direction.
  • the conductivity in the X-axis direction and the conductivity in the Y-axis direction are less than or equal to the conductivity in the Z-axis direction. Further, the conductivity in the X-axis direction and the conductivity in the Y-axis direction are in a trade-off relationship with each other, and if one attempts to reduce the conductivity, the other conductivity increases.
  • the amount of heat generated in the radial direction of the VOC adsorption rotor 10 can be changed by adjusting the size of the pair of electrodes 20a and 20b. Adjustable. That is, by using a pair of electrodes 20a and 20b that are long in the radial direction, it is possible to increase the amount of heat generated in the radial direction.
  • (2Lb/La) is 4 or more, the conductivity in the X-axis direction corresponding to the circumferential direction is smaller than the conductivity in the Y-axis direction corresponding to the radial direction, so (2Lb/La) is 4 or more, That is, Lb/La is preferably 2 or more. Further, when (2Lb/La) is 6 or more, the conductivity in the X-axis direction corresponding to the circumferential direction becomes smaller, so Lb/La is more preferably 3 or more.
  • FIG. 7 is a diagram showing the results obtained by simulation of the temperature distribution of the honeycomb structure 1 when a voltage is applied to the pair of electrodes 20a, 20b in contact with the VOC adsorption rotor 10, as shown in FIG. (a) shows the temperature distribution when the first uniform equivalent physical property model 22 is used, and (b) shows the temperature distribution when the second uniform equivalent physical property model 24 is used.
  • FIG. 7(c) four block bodies 25 using the first uniform equivalent physical property model 22 or the second uniform equivalent physical property model 24 are stacked in a manner arranged vertically and horizontally.
  • the temperature distribution when a voltage was applied to a pair of electrodes 26a and 26b arranged at opposing positions in the Z-axis direction with respect to the block body 25 was investigated.
  • the block body 25 shown in FIGS. 7(a) and 7(b) indicates the block body 25 located at the lower right of the four block bodies 25 shown in FIG. 7(c).
  • the second uniform equivalent physical property model 24 when the second uniform equivalent physical property model 24 is used, the high temperature region spreads over a wider range compared to when the first uniform equivalent physical property model 22 is used. Furthermore, the temperature in the X-axis direction corresponding to the circumferential direction is high over a wide range. That is, in order to more effectively desorb adsorbed VOCs, Lb/La should be set at a lower value than the first fine shape reproduction model 21 (FIG. 4(a)) in which Lb/La is approximately 0.6.
  • the second micro-shape reproduction model 23 (FIG. 5(a)) in which is 10 is more preferable.
  • /La is preferably 2 or more, and more preferably Lb/La is 3 or more.
  • the VOC adsorption rotor in this application is as follows. ⁇ 1>.
  • a VOC adsorption rotor comprising a honeycomb structure carrying an adsorbent for adsorbing VOC, A VOC adsorption rotor, wherein the honeycomb structure is made of metal.
  • Lb/La 3 or more
  • La is the circumferential dimension of the cells constituting the honeycomb structure
  • Lb is the radial dimension of the cells.
  • ⁇ 5> The VOC adsorption rotor according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the metal is stainless steel.

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Abstract

高いエネルギー効率で、吸着されたＶＯＣを脱離させることが可能なＶＯＣ吸着ロータを提供する。　ＶＯＣを吸着するための吸着剤を担持するハニカム構造体１を備えるＶＯＣ吸着ロータ１０であって、ハニカム構造体１は、金属からなる。

Description

ＶＯＣ吸着ロータ
　本発明は、処理対象ガスに含まれるＶＯＣを吸着するためのＶＯＣ吸着ロータに関する。
　従来、揮発性有機化合物（ＶＯＣ：Volatile Organic Compound、以下ではＶＯＣと呼ぶ）を吸着するハニカム型のＶＯＣ吸着ロータが知られている。従来のＶＯＣ吸着ロータは、セラミックやガラスなどが基材として用いられ、ＶＯＣを吸着する吸着剤を担持している。特許文献１には、そのようなＶＯＣ吸着ロータを備えた気体処理装置が開示されている。
　ＶＯＣ吸着ロータは、処理対象ガスに含まれるＶＯＣの吸着を行う吸着ゾーン、加熱された気体を通過させることによって、吸着ゾーンで吸着されたＶＯＣを脱離する脱離ゾーン、脱離ゾーンで加熱されたＶＯＣ吸着ロータを冷却する冷却ゾーンが設けられている。すなわち、ＶＯＣ吸着ロータは、１回転する間に、吸着ゾーンでＶＯＣの吸着が行われ、脱離ゾーンでＶＯＣの脱離が行われ、冷却ゾーンで冷却される。そして、再び、吸着ゾーンでＶＯＣの吸着が行われるように構成されている。
特開２０１６－７７９６９号公報
　従来のＶＯＣ吸着ロータは、吸着ゾーンで吸着されたＶＯＣを脱離させるために、気体を加熱し、加熱された気体を脱離ゾーンに通過させるようにしているため、ＶＯＣを脱離させるためのエネルギー効率が高いとは言えず、改善の余地がある。
　本発明は、上記課題を解決するものであり、高いエネルギー効率で、吸着されたＶＯＣを脱離させることが可能なＶＯＣ吸着ロータを提供することを目的とする。
　本発明のＶＯＣ吸着ロータは、ＶＯＣを吸着するための吸着剤を担持するハニカム構造体を備えるＶＯＣ吸着ロータであって、
　前記ハニカム構造体は、金属からなることを特徴とする。
　本発明のＶＯＣ吸着ロータによれば、ＶＯＣを吸着するための吸着剤を担持するハニカム構造体は、金属からなるので、通電可能である。したがって、例えば、脱離ゾーンにおいて、ハニカム構造体に電流を流して、ジュール熱を発生させることにより、ハニカム構造体を直接加熱させることが可能であり、高いエネルギー効率で、吸着されたＶＯＣを脱離させることが可能となる。
[規則91に基づく訂正 26.06.2023]
一実施形態におけるＶＯＣ吸着ロータの構成を模式的に示す斜視図である。 一実施形態におけるＶＯＣ吸着ロータを、回転軸の延伸方向に見たときの構成を模式的に示す平面図である。 脱離ゾーンにおけるＶＯＣ吸着ロータの回転軸方向の両外側に、ＶＯＣ吸着ロータと接触する一対の電極を配置して電圧を印加することを説明するための図である。 （ａ）は、ハニカム構造体のモデルである第１の微細形状再現モデルを示す図、（ｂ）は、第１の微細形状再現モデルに対応する第１の均一等価物性モデルを示す図である。 （ａ）は、ハニカム構造体のモデルである第２の微細形状再現モデルを示す図、（ｂ）は、第２の微細形状再現モデルに対応する第２の均一等価物性モデルを示す図である。 （ａ）は、（２Ｌｂ／Ｌａ）に対する、規格化されたＸ軸方向の導電率および規格化されたＹ軸方向の導電率を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）に示すグラフの縦軸を対数軸としたグラフである。 （ａ）は、第１の均一等価物性モデルを用いた場合の温度分布のシミュレーション結果を示す図であり、（ｂ）は、第２の均一等価物性モデルを用いた場合の温度分布のシミュレーション結果を示す図であり、（ｃ）は、４つのブロック体を上下左右に配置する態様で積み重ねたものを示す斜視図である。
　以下に本発明の実施形態を示して、本発明の特徴を具体的に説明する。
　図１は、一実施形態におけるＶＯＣ吸着ロータ１０の構成を模式的に示す斜視図である。図２は、一実施形態におけるＶＯＣ吸着ロータ１０を、回転軸１１の延伸方向（以下では、回転軸方向と呼ぶこともある）に見たときの構成を模式的に示す平面図である。
　ＶＯＣ吸着ロータ１０は、モータなどを駆動源として、回転軸１１を中心として回転可能に構成されている。ＶＯＣ吸着ロータ１０の直径は、例えば、５００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下であり、回転軸１１の延伸方向における寸法は、例えば、２００ｍｍ以上８００ｍｍ以下である。
　ＶＯＣ吸着ロータ１０は、ＶＯＣを吸着するための吸着剤を担持するハニカム構造体１を備える。ハニカム構造体１は、ステンレスなどの金属からなる。ただし、ハニカム構造体１を構成する金属がステンレスに限定されることはない。なお、ＶＯＣ吸着ロータ１０は、全体が金属からなる構成とされていてもよいし、ハニカム構造体１以外の一部が金属以外の材料で構成されていてもよい。
　ハニカム構造体１を構成する複数のセル２の形状は、任意の形状とすることができる。図２に示す例では、回転軸１１の延伸方向に見たときのセル２の形状が三角形である。ただし、回転軸方向に見たときのセル２の形状は、六角形や矩形など、他の形状であってもよい。
　ハニカム構造体１に担持される吸着剤は、処理対象ガスに含まれるＶＯＣを吸着可能なものであればどのようなものでもよく、例えば、ゼオライト、活性炭、シリカなどを用いることができる。処理対象ガスは、例えば、工場などにおいて、洗浄、印刷、塗装、乾燥などの処理が行われることによって発生するＶＯＣを含むガスである。なお、除去対象であるＶＯＣの種類や、吸着剤の種類によって、本発明が限定されることはない。
　ハニカム構造体１に、ＶＯＣを分解するための触媒を担持させるようにしてもよい。ＶＯＣを分解するための触媒として、例えば、白金、パラジウムなどを用いることができる。
　図１および図２に示すように、ＶＯＣ吸着ロータ１０には、回転方向に沿って、吸着ゾーンＺ１、脱離ゾーンＺ２および冷却ゾーンＺ３が設けられている。回転方向における吸着ゾーンＺ１の範囲は、例えば、２３０°以上２７０°以下の範囲であり、脱離ゾーンＺ２の範囲は、例えば、３０°以上６０°以下の範囲であり、冷却ゾーンＺ３の範囲は、例えば、３０°以上６０°以下の範囲である。
　吸着ゾーンＺ１は、処理対象ガスを通過させて、処理対象ガスに含まれるＶＯＣを吸着させるための領域である。脱離ゾーンＺ２は、吸着ゾーンＺ１で吸着されたＶＯＣを脱離させるための領域である。ＶＯＣを脱離させるため、脱離ゾーンＺ２には、加熱された気体を通過させる。冷却ゾーンＺ３は、脱離ゾーンＺ２で加熱されたハニカム構造体１を冷却するための領域である。冷却ゾーンＺ３には、ハニカム構造体１を冷却させるための気体を通過させる。
　なお、吸着ゾーンＺ１を通過することによって、ＶＯＣが除去されたガスは、処理対象ガスの排出元に戻すようにしてもよい。また、冷却ゾーンＺ３を通過することによって温められた気体を、脱離ゾーンＺ２を通過させる気体として用いるようにしてもよい。
　図２において、ＶＯＣ吸着ロータ１０が左回りに回転すると、吸着ゾーンＺ１に位置するセル２は、脱離ゾーンＺ２、冷却ゾーンＺ３へと順に移動した後、吸着ゾーンＺ１に戻る。冷却ゾーンＺ３でハニカム構造体１が冷却されることにより、吸着ゾーンＺ１で再びＶＯＣを吸着することが可能となる。
　すなわち、ＶＯＣ吸着ロータ１０が回転することにより、処理対象ガスに含まれるＶＯＣの吸着と脱離が繰り返し行われる。なお、ハニカム構造体１に、ＶＯＣを分解するための触媒が担持されている場合には、脱離ゾーンＺ２において、ＶＯＣの分解反応が行われるが、ＶＯＣの分解によって、吸着されていたＶＯＣが脱離するととらえることができるため、ＶＯＣの分解は、ＶＯＣの脱離に含まれるものとする。ＶＯＣ吸着ロータ１０の回転速度は、例えば、８．４ｒｐｈ以上１１．０ｒｐｈ以下である。
　上述したように、ハニカム構造体１は、金属からなるため、通電可能である。したがって、脱離ゾーンＺ２において、ハニカム構造体１に電流を流してジュール熱を発生させることによって、ハニカム構造体１を直接加熱することが可能である。例えば、図３に示すように、脱離ゾーンＺ２におけるＶＯＣ吸着ロータ１０の回転軸方向の両外側に、ＶＯＣ吸着ロータ１０と接触する一対の電極２０ａ，２０ｂを配置する。ＶＯＣ吸着ロータ１０の回転時に、ＶＯＣ吸着ロータ１０は、一対の電極２０ａ，２０ｂに対して擦りながら接触状態を維持して回転する。この状態で、一対の電極２０ａ，２０ｂ間に電圧を印加することにより、ハニカム構造体１に電流を流すことができる。これにより、脱離ゾーンＺ２において、ハニカム構造体１を直接加熱することができる。
　このように、本実施形態におけるＶＯＣ吸着ロータ１０は、脱離ゾーンＺ２において、ハニカム構造体１に電流を流すことによって、ハニカム構造体１を直接加熱することが可能であるため、ＶＯＣを脱離させる際のエネルギー量を低減することができる。すなわち、加熱された気体を脱離ゾーンＺ２に通過させるだけで、ハニカム構造体１に吸着されたＶＯＣを脱離させる従来のＶＯＣ吸着ロータと比べると、加熱効率が良く、高いエネルギー効率で、吸着されたＶＯＣを脱離させることが可能である。例えば、吸着ゾーンＺ１で吸着されたＶＯＣの脱離を行うために、上述した従来のＶＯＣ吸着ロータと比べると、脱離ゾーンＺ２を通過させる気体の加熱温度を低下させることが可能となる。
　ここで、ハニカム構造体１を構成するセル２の形状を変更して、ハニカム構造体１の導電率をシミュレーションにより調べた。ここでは、セル２の形状が異なるハニカム構造体１として、図４（ａ）に示す第１の微細形状再現モデル２１、および、図５（ａ）に示す第２の微細形状再現モデル２３の２種類のモデルを作成した。また、シミュレーションで用いるために、第１の微細形状再現モデル２１に対応する第１の均一等価物性モデル２２（図４（ｂ））、および、第２の微細形状再現モデル２３に対応する第２の均一等価物性モデル２４（図５（ｂ））を作成した。
　図４（ｂ）に示す第１の均一等価物性モデル２２、および、図５（ｂ）に示す第２の均一等価物性モデル２４のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は、ＶＯＣ吸着ロータ１０の周方向、径方向、回転軸方向にそれぞれ対応している。
　図４（ａ）に示す第１の微細形状再現モデル２１におけるセル２の周方向における寸法Ｌａは、３．３ｍｍ、径方向における寸法Ｌｂは、２．０ｍｍ、回転軸方向の寸法Ｌｄ（不図示）は、０．０５ｍｍ、ハニカム構造体１の導電率σは、１／（１４２×１０8）Ｓ／ｍであり、第１の均一等価物性モデル２２のＺ軸方向の寸法を０．１ｍｍとしたときの、第１の微細形状再現モデル２１および第１の均一等価物性モデル２２のＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の抵抗を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、第１の均一等価物性モデル２２のＸ軸方向の抵抗は、第１の微細形状再現モデル２１のＸ軸方向の抵抗に対して、誤差が１０％以下である。同様に、第１の均一等価物性モデル２２のＹ軸方向の抵抗およびＺ軸方向の抵抗は、第１の微細形状再現モデル２１のＹ軸方向の抵抗およびＺ軸方向の抵抗に対して、誤差が１０％以下である。したがって、シミュレーションを行う際、第１の微細形状再現モデル２１の代わりに、簡易モデルである第１の均一等価物性モデル２２を用いることが可能である。
　図５（ａ）に示す第２の微細形状再現モデル２３におけるセル２の周方向における寸法Ｌａは、１．０ｍｍ、径方向における寸法Ｌｂは、１０．０ｍｍ、回転軸方向の寸法Ｌｄ（不図示）は、０．０５ｍｍ、ハニカム構造体１の導電率σは、１／（１４２×１０8）Ｓ／ｍであり、第２の均一等価物性モデル２４のＺ軸方向の寸法を０．１ｍｍとしたときの、第２の微細形状再現モデル２３および第２の均一等価物性モデル２４のＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の抵抗を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２に示すように、第２の均一等価物性モデル２４のＸ軸方向の抵抗は、第２の微細形状再現モデル２３のＸ軸方向の抵抗に対して、誤差が１０％以下である。同様に、第２の均一等価物性モデル２４のＹ軸方向の抵抗およびＺ軸方向の抵抗は、第２の微細形状再現モデル２３のＹ軸方向の抵抗およびＺ軸方向の抵抗に対して、誤差が１０％以下である。したがって、シミュレーションを行う際、第２の微細形状再現モデル２３の代わりに、簡易モデルである第２の均一等価物性モデル２４を用いることが可能である。
　第１の均一等価物性モデル２２および第２の均一等価物性モデル２４において、Ｘ軸方向の導電率、Ｙ軸方向の導電率およびＺ軸方向の導電率は、次式（１）～（３）で示される。
　Ｘ軸方向の導電率＝Ｌｄ／Ｌｂ×σ[１＋１／√(１＋(２Ｌｂ／Ｌａ)2)]　　　　　（１）
　Ｙ軸方向の導電率＝Ｌｄ／Ｌｂ×σ×(２Ｌｂ／Ｌａ)／√(１＋(Ｌａ／２Ｌｂ)2) 
　　　（２）
　Ｚ軸方向の導電率＝Ｌｄ／Ｌｂ×σ[１＋√(１＋(２Ｌｂ／Ｌａ)2)]　　　　　（３）
　なお、Ｙ軸方向の導電率は、次式（４）で表すこともできる。
　Ｙ軸方向の導電率＝Ｌｄ／Ｌｂ×σ× (２Ｌｂ／Ｌａ)／[√(１＋(Ｌａ／２Ｌｂ)2)＋Ｌａ／２Ｌｂ]          （４）
　Ｘ軸方向の導電率およびＹ軸方向の導電率に対して、Ｚ軸方向の導電率を１とする規格化を行うと、規格化されたＸ軸方向の導電率、および、規格化されたＹ軸方向の導電率はそれぞれ、（２Ｌｂ／Ｌａ）のみに依存する。
　図６（ａ）は、（２Ｌｂ／Ｌａ）に対する、規格化されたＸ軸方向の導電率および規格化されたＹ軸方向の導電率を示すグラフである。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すグラフの縦軸を対数軸としたグラフである。なお、図６（ａ）、（ｂ）において、横軸は、対数軸である。図６（ａ）、（ｂ）において、「Ｘ軸方向」と記載されているのは、規格化されたＸ軸方向の導電率、「Ｙ軸方向」と記載されているのは、規格化されたＹ軸方向の導電率、「Ｚ軸方向」と記載されているのは、規格化されたＺ軸方向の導電率である。
　図６（ａ）および（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向の導電率およびＹ軸方向の導電率は、Ｚ軸方向の導電率以下である。また、Ｘ軸方向の導電率とＹ軸方向の導電率は、互いにトレードオフの関係にあり、一方の導電率を小さくしようとすると、他方の導電率が大きくなる。
　図３に示すように、脱離ゾーンＺ２でＶＯＣ吸着ロータ１０に電圧を印加したときに、ＶＯＣ吸着ロータ１０の径方向における発熱量は、一対の電極２０ａ，２０ｂのサイズを調整することによって、調整可能である。すなわち、径方向における寸法が長い一対の電極２０ａ，２０ｂを用いることにより、径方向における発熱量を大きくすることが可能である。したがって、ＶＯＣ吸着ロータ１０に電圧を印加したときに、回転方向である、ＶＯＣ吸着ロータ１０の周方向における発熱量が大きいと、脱離ゾーンＺ２において、吸着されたＶＯＣの脱離を効果的に行うことができる。ＶＯＣ吸着ロータ１０の周方向における発熱量を大きくするためには、周方向（Ｘ軸方向）における導電率を小さくすればよく、そのためには、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、（２Ｌｂ／Ｌａ）を大きくすればよい。（２Ｌｂ／Ｌａ）が４以上であれば、周方向に対応するＸ軸方向の導電率は、径方向に対応するＹ軸方向の導電率よりも小さいため、（２Ｌｂ／Ｌａ）は４以上、すなわち、Ｌｂ／Ｌａは、２以上であることが好ましい。また、（２Ｌｂ／Ｌａ）が６以上の場合に、周方向に対応するＸ軸方向の導電率は、より小さくなるので、Ｌｂ／Ｌａは、３以上であることがより好ましい。
　図７は、図３に示すように、ＶＯＣ吸着ロータ１０と接触する一対の電極２０ａ，２０ｂに電圧を印加したときのハニカム構造体１の温度分布をシミュレーションにより求めた結果を示す図であり、（ａ）は、第１の均一等価物性モデル２２を用いた場合の温度分布を、（ｂ）は、第２の均一等価物性モデル２４を用いた場合の温度分布をそれぞれ示す。
　ここでは、図７（ｃ）に示すように、第１の均一等価物性モデル２２または第２の均一等価物性モデル２４を用いた４つのブロック体２５を上下左右に配置する態様で積み重ね、４つのブロック体２５に対して、Ｚ軸方向の対向する位置に配置された一対の電極２６ａ，２６ｂに電圧を印加したときの温度分布を調べた。図７（ａ）および図７（ｂ）に示すブロック体２５は、図７（ｃ）に示す４つのブロック体２５のうち、右下に位置するブロック体２５を示している。図７（ａ）、（ｂ）に示す温度分布では、濃い色で示される領域ほど、温度が高いことを示す。すなわち、白色の領域と比べて、黒色の領域の方が温度が高い。
　図７（ａ）、（ｂ）に示すように、第２の均一等価物性モデル２４を用いた場合、第１の均一等価物性モデル２２を用いた場合とくらべて、高い温度領域が広範囲に広がっており、また、広い範囲にわたって、周方向に対応するＸ軸方向の温度が高い。すなわち、吸着されたＶＯＣの脱離をより効果的に行うためには、Ｌｂ／Ｌａが約０．６である第１の微細形状再現モデル２１（図４（ａ））よりも、Ｌｂ／Ｌａが１０である第２の微細形状再現モデル２３（図５（ａ））の方が好ましい。
　上述したシミュレーションは、回転軸１１の延伸方向に見たときのセル２の形状が三角形である場合のものであるが、セル２の形状が六角形や矩形である場合についても同様であり、Ｌｂ／Ｌａが２以上であることが好ましく、Ｌｂ／Ｌａが３以上であることがより好ましい。
　本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
　本出願におけるＶＯＣ吸着ロータは、以下の通りである。
　＜１＞．ＶＯＣを吸着するための吸着剤を担持するハニカム構造体を備えるＶＯＣ吸着ロータであって、
　前記ハニカム構造体は、金属からなることを特徴とするＶＯＣ吸着ロータ。
　＜２＞．前記ハニカム構造体を構成するセルの周方向における寸法をＬａ、径方向における寸法をＬｂとしたときに、Ｌｂ／Ｌａは２以上であることを特徴とする＜１＞に記載のＶＯＣ吸着ロータ。
　＜３＞．前記ハニカム構造体を構成するセルの周方向における寸法をＬａ、径方向における寸法をＬｂとしたときに、Ｌｂ／Ｌａは３以上であることを特徴とする＜１＞に記載のＶＯＣ吸着ロータ。
　＜４＞．前記ＶＯＣ吸着ロータの回転軸の延伸方向に見たときに、前記セルの形状は、三角形であることを特徴とする＜２＞または＜３＞に記載のＶＯＣ吸着ロータ。
　＜５＞．前記金属は、ステンレスであることを特徴とする＜１＞～＜４＞のいずれか一つに記載のＶＯＣ吸着ロータ。
１　　ハニカム構造体
２　　セル
１０　ＶＯＣ吸着ロータ
１１　回転軸
２０ａ，２０ｂ　一対の電極
２１　第１の微細形状再現モデル
２２　第１の均一等価物性モデル
２３　第２の微細形状再現モデル
２４　第２の均一等価物性モデル
２５　ブロック体
２６ａ，２６ｂ　一対の電極
Ｚ１　吸着ゾーン
Ｚ２　脱離ゾーン
Ｚ３　冷却ゾーン

Claims (5)

  1. 　ＶＯＣを吸着するための吸着剤を担持するハニカム構造体を備えるＶＯＣ吸着ロータであって、
    　前記ハニカム構造体は、金属からなることを特徴とするＶＯＣ吸着ロータ。
  2. 　前記ハニカム構造体を構成するセルの周方向における寸法をＬａ、径方向における寸法をＬｂとしたときに、Ｌｂ／Ｌａは２以上であることを特徴とする請求項１に記載のＶＯＣ吸着ロータ。
  3. 　前記ハニカム構造体を構成するセルの周方向における寸法をＬａ、径方向における寸法をＬｂとしたときに、Ｌｂ／Ｌａは３以上であることを特徴とする請求項１に記載のＶＯＣ吸着ロータ。
  4. 　前記ＶＯＣ吸着ロータの回転軸の延伸方向に見たときに、前記セルの形状は、三角形であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のＶＯＣ吸着ロータ。
  5. 　前記金属は、ステンレスであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のＶＯＣ吸着ロータ。
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