JP2008188490A - マイクロ波による吸着材再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用済吸着材をマイクロ波（高周波）による加熱を利用して処理することにより、吸着物質が略完全に除去された再生吸着材を得る吸着材再生装置を提供する。さらに、マイクロ波加熱による温度変化の特有な現象を利用して無駄なエネルギー消費をなくし、自動的に処理できる吸着材再生装置を提供することを目的とする。
【解決手段】マイクロ波による吸着材再生装置は、マイクロ波発振器１２が付され、排気手段１７が取り付けられた筐体１０の内部に、吸着材１を入れる通気性の非金属の容器２０が配置され、その非金属の容器２０は回転駆動源１４に連結している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、気体、液体等に含まれる不純物をろ過するフィルタとガス吸着分離材として使用した吸着材を再生する装置に関するものである。

気体や液体が通過する経路内にフィルタとして吸着材が使用される。吸着材は、網目等の外的構成により物理的にゴミ、異物などを止める機能の他、物理化学的機能によりミクロな物質を吸着する機能を持つものがある。例えばエアー配管の途中に吸着材として活性炭をおいてオイルミストを吸着し、あるいはシリカゲルをおいて水分を吸着する。

これらの吸着材は、一定量以上物質を吸着すると吸着能が飽和するから連続して再生しなければならない。使用済みの吸着材を廃棄するのは、経済的に好ましくないのみならず、二次公害を生ずる恐れもあるので、再生処理（リサイクル）、具体的には吸着されている汚染物質を排出する処理がなされてから、再利用されている。

従来、かかる吸着材の再生は、回収した使用済吸着材を容器に入れてオーブン内に置き、温度を上昇させて一定時間加熱するという手法で行なわれていた。あるいは使用済吸着材を入れた容器に温風を一定時間吹き込むという手法がとられていた。さらには、加熱手段として高周波誘電加熱を利用する例が知られている。

特許文献１には、ゼオライト／シリカゲル混合乾燥剤の吸着水分を高周波誘電加熱によって乾燥する例が開示されている。高周波誘電加熱には、一般の家庭用電子レンジが使用されている。

特許文献２には、ゼオライトの乾燥剤を高周波照射によって乾燥再生する例が開示されている。高周波照射は、調理用電子レンジを使用できる旨が記載されている。

ところが、回収されてくるゼオライト等の使用済吸着材は、吸着成分および吸着量が回収毎に異なって、多くの場合、吸着成分、吸着量を特定できないから、温度を何度に設定し、何時間加熱するのが適切であるかを予測することができない。加熱温、加熱時間が不足すると吸着材に吸着されている物質が残留し、再生吸着材の吸着能が不十分になってしまう。加熱温、加熱時間が十分であれば、再生吸着材から吸着物質は一旦は離脱するが再吸着されてしまう。

また、使用済吸着材の再生では各再生処理ロット毎に加熱温度、加熱時間、あるいは温風量等の処理条件を変える必要があるが、適切な条件を見出す方法がなかった。そのため、作業者のカンで行なわれていたが、確実性を追求するため、多くの場合は過剰加熱によるエネルギーが無駄使いされていた。

特開平９−７５７２７号公報 特開２００２−８５９３６号公報

本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、使用済吸着材をマイクロ波（高周波）による加熱を利用して処理することにより、吸着物質が略完全に除去された再生吸着材を得る吸着材再生装置を提供することを目的とする。

さらに本発明の発明者は、マイクロ波による加熱を吸着材の再生に応用する研究を進めたところ、マイクロ波加熱により吸着材に吸着されている残留物質の量が変化すると、吸着材が特有の温度変化を示すことを見出した。かかる温度変化はマイクロ波加熱による特有な現象であり、この現象を利用して無駄なエネルギー消費をなくし、自動的に処理できる吸着材再生装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項１に係る発明のマイクロ波による吸着材再生装置は、マイクロ波発振器が付され、排気手段が取り付けられた筐体の内部に、吸着材を入れる通気性の非金属の容器が配置され、その非金属の容器は回転駆動源に連結していることを特徴とする。

同じく特許請求の範囲の請求項２に係る発明のマイクロ波による吸着材再生装置は、請求項１に係る発明の装置であって、該吸着材が水分あるいは−ＯＨ基を持つ分子物質を吸着するものであることを特徴とする。

また、請求項３に係る発明のマイクロ波による吸着材再生装置は、請求項１に係る発明の装置であって、該吸着材が活性炭素、シリカゲル、酸化カルシウム、ゼオライト、セラミック多孔体、珪藻土、ボーキサイト、骨炭、木質系吸着材、金属酸化物系吸着材、高分子系吸着材から選ばれることを特徴とする。

請求項４に係る発明のマイクロ波による吸着材再生装置は、請求項１に係る発明の装置であって、該容器が鉛直方向の回転軸で該回転駆動源に連結していることを特徴とする。

請求項５に係る発明のマイクロ波による吸着材再生装置は、請求項１に係る発明の装置であって、該容器が水平方向の回転軸で該回転駆動源に連結していることを特徴とする。

請求項６に係る発明のマイクロ波による吸着材再生装置は、請求項１に係る発明の装置であって、該筐体内に配置された温度計測手段の測温データから前記回転駆動源の回転を制御する手段、マイクロ波発振器の発振出力または／および発振時間を制御する手段を有することを特徴とする。

請求項７に係る発明のマイクロ波による吸着材再生装置は、請求項１に係る発明の装置であって、該筐体内に配置された温度計測手段の測温データが一定を検知したらマイクロ波発振器の発振出力をオフに制御する手段を有することを特徴とする。

本発明のマイクロ波による吸着材再生装置は、通気性の非金属の容器に入れた使用済吸着材を筐体内に置き、回転させながらマイクロ波を照射することで、使用済吸着材から吸着物質が放散し、排気手段を通じて排出される。そのため、放散した吸着物質が吸着材に再吸着されることがなく、残留する吸着物質が完全になくなった吸着材が再生される。

本発明のマイクロ波による吸着材再生装置で、吸着材の水分あるいは−ＯＨ基を持つ分子物質の吸着残量を換算する手段を有する構成では、吸着残量からどの程度のマイクロ波を照射すればよいか正確に判るため、過不足ない照射が可能になる。したがって、無駄なエネルギーの消耗を防ぐことができる。

さらに、本発明のマイクロ波による吸着材再生装置で、測温データから前記回転駆動源の回転を制御する手段、マイクロ波発振器の発振出力、発振時間を制御する手段を有する構成では、無人で最適なマイクロ波の照射量により吸着材の再生処理が可能となる。したがって、省エネルギーのみならず省力にも役立つ。

発明を実施するための好ましい形態

以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施形態に限定されるものではない。

図１は本発明を適用するマイクロ波による吸着材再生装置の一実施形態の外観正面図である。吸着材再生装置は、正面が扉１３で開閉できる金属筐体１０の一側壁からチャンバー８内に向けてマイクロ波を発振するマグネトロン１２が取り付けられている。チャンバー８を覆う正面扉１３は電磁波シールドのための金属網を耐熱ガラスで覆ってある。筐体１０の底面上に、回転駆動源であるモータ１４に連結したターンテーブル１５が配置されている。筐体１０の天井部分には排気筒１７が設置され、図示外のファンを経由して戸外に開口している。排気筒１７の内空の１箇所には金属網が覆っており、通気はするが電磁波は遮断される構造となっている。

ターンテーブル１５の上には、再生すべき使用済吸着材１が入れられたセラミック網の筒容器２０が載置されている。金属筐体１０の側壁を貫通して金属シース熱電対温度計１８がチャンバー８内に挿入されている。金属シース熱電対温度計１８の導線は装置のコントロールボックス２２の温度入力端子へ繋がれる。コントロールボックス２２には温度表示計２４、残時間表示計２５、時間設定つまみ２７、発振出力設定つまみ２８が配置されている。

図２は上記したマイクロ波による吸着材再生装置の電気系統ブロック図である。金属シース熱電対温度計１８に繋がる温度変化検知回路３０、温度変化検知回路３０に繋がるモータ電源制御回路３１および発振電源制御回路３２からなる。温度変化検知回路３０は、金属シース熱電対温度計１８から入力する時々刻々の温度を記憶し、その変化を検知して出力信号を出す機能を有している。電力供給源、例えば商用電源に繋がるモータ電源制御回路３１はモータ１４に接続し、発振電源制御回路３２はマグネトロン１２に接続する。温度変化検知回路３０には温度表示計２４、および残時間表示計２５が連結されている。

この吸着材再生装置は、以下のとおり動作する。

再生すべき使用済吸着材１を筒容器２０に入れてチャンバー８内のターンテーブル１５に載せ、扉１３を閉じる。手動で操作するには、時間設定つまみ２７で適当な時間を設定し、発振出力設定つまみ２８で適当な出力電力を設定する。電力供給源から電力供給して、モータ１４を回転させながらマグネトロン１２を発振させる。すると使用済吸着材１は、筒容器２０がセラミック網であるから遮断されることなく通過してくるマイクロ波に共振して加熱され、水分や油分等の残留吸着物質が放散し排気筒１７を経て排出される。吸着材が再生されるのでチャンバー８から取り出す。

自動制御で操作するには、金属シース熱電対温度計１８および温度変化検知回路３０を動作させる。時間の経過により、金属シース熱電対温度計１８からの出力温度が上昇から下降に変わり略一定になったことを（図４参照）、温度変化検知回路３０が検知したら、モータ電源制御回路３１および発振電源制御回路３２に指令信号を出し、電力供給を停止する。これで使用済吸着材１は、水分や油分が完全に放散している。

尚、この後、僅かでも温風加熱を行うことはさらに好ましい。

図３には、本発明を適用するマイクロ波による吸着材再生装置の別な一実施形態の外観正面図が示してある。この吸着材再生装置は、正面が扉１３で開閉できる金属筐体１０の天井からチャンバー８内に向けてマイクロ波を発振するマグネトロン１２が取り付けられている。さらに筐体１０の天井部分には排気筒１７が設置されている。

再生すべき使用済吸着材１が入れられるセラミック網の筒容器２０の両端は、キャップ２１で塞がれる。両方のキャップ２１は、夫々回転軸１９が固設されており筐体１０の両側壁に軸支持されている。一方の側壁を貫通した回転軸１９がモータ１４に連結して筒容器２０が回転するようになっている。

図３に示すこの実施形態の吸着材再生装置は、容器２０が横回転する構造である。これに対して図１に示した実施形態の吸着材再生装置は、容器２０が縦回転する構造である。容器２０が縦回転する吸着材再生装置と、容器２０が横回転する吸着材再生装置とを組み合わせて使用することで、マイクロ波がムラなく照射され、より完璧かつ効率的な加熱、延いては残留吸着物質の放散が可能となる。このとき縦横に回転する容器２０と、横回転する容器２０とを共通な形状としておくことで、使用済吸着材１が入れられたまま容器２０ごと、縦回転する吸着材再生装置から横回転する吸着材再生装置に移すことで加熱、再生の作業を効率良くできる。

金属シース熱電対温度計の出力温度が略一定になると、吸着材から不純物が略完全に放散していることを確かめるため、以下の実験を行った。

使用済吸着材を１００ｃｃのるつぼに入れ、それを吸着材再生装置で２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発振させて処理した。１５分毎に吸着材を取り出し、精密に秤量するとともに、そのときの温度を記録した。

そのデータをプロットした結果、図４の実線（左縦軸）に示すとおり、マイクロ波発振の時間経過とともに、温度が一旦上昇したが、さらに経過すると一定温に収斂した。同時に点線（右縦軸）に示すとおり、マイクロ波発振の時間経過とともに、吸着材の質量は減少し（不純物の放散が進行）、やがて一定温に収斂した。そして両者の収斂時間は略同一の時間であった。

この事実は、不純物が多くあるとマイクロ波により温度は上昇し、不純物が放散して減ってゆくと温度が下がり、不純物がなくなると温度は上がりも下がりもしないことを示している。かかる現象は、マイクロ波による共振物質（不純物）多寡によって熱の発生増加、減少があることに起因していると考えられる。

本発明を適用するマイクロ波による吸着材再生装置の一実施形態を示す外観正面図である。 本発明を適用するマイクロ波による吸着材再生装置の電気系統ブロック図である。 本発明を適用するマイクロ波による吸着材再生装置の別な一実施形態を示す外観正面図である。 本発明を適用するマイクロ波による吸着材再生装置を使用した際の装置内温度と吸着材の質量との経時変化を示すグラフである。

符号の説明

１は使用済吸着材、８はチャンバー、１０は金属筐体、１２はマグネトロン、１３は扉、１４はモータ、１５はターンテーブル、１７は排気筒、１８は金属シース熱電対温度計、１９は回転軸、２０は筒容器、２１はキャップ、２２はコントロールボックス、２４は温度表示計、２５は残時間表示計、２７は時間設定つまみ、２８は発振出力設定つまみ、３０は温度変化検知回路、３１はモータ電源制御回路、３２は発振電源制御回路である。

Claims (7)

1. マイクロ波発振器が付され、排気手段が取付けられた筐体の内部に、吸着材を入れる通気性の非金属の容器が配置され、その非金属の容器は回転駆動源に連結していることを特徴とするマイクロ波による吸着材再生装置。
2. 該吸着材が水分あるいは−ＯＨ基を持つ分子物質を吸着するものであることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波による吸着材再生装置。
3. 該吸着材が活性炭素、シリカゲル、酸化カルシウム、ゼオライト、セラミック多孔体、珪藻土、ボーキサイト、骨炭、木質系吸着材、金属酸化物系吸着材、高分子系吸着材から選ばれることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波による吸着材再生装置。
4. 該容器が鉛直方向の回転軸で該回転駆動源に連結していることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波による吸着材再生装置。
5. 該容器が水平方向の回転軸で該回転駆動源に連結していることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波による吸着材再生装置。
6. 該筐体内に配置された温度計測手段の測温データから前記回転駆動源の回転を制御する手段、マイクロ波発振器の発振出力または／および発振時間を制御する手段を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波による吸着材再生装置。
7. 該筐体内に配置された温度計測手段の測温データが一定を検知したらマイクロ波発振器の発振出力をオフに制御する手段を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波による吸着材再生装置。

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