每臺干燥設(shè)備預(yù)計每年可節(jié)約2000萬日元能耗成本——這就是村田制作所研發(fā)的小型VOC清除系統(tǒng)，兼顧降低環(huán)境負荷與增進工廠效率的創(chuàng)新技術(shù)成果。

該技術(shù)通過采用可分散配置于每臺生產(chǎn)設(shè)備的“one-by-one”方式，能夠大幅節(jié)約潔凈室調(diào)溫調(diào)濕所需的能耗；并且，在更換現(xiàn)有大型VOC清除系統(tǒng)或新建工廠時，布局的靈活度也會得到增進。此外，為實現(xiàn)one-by-one方式，村田完整了VOC清除系統(tǒng)核心元件“轉(zhuǎn)子”的小型化與優(yōu)效化等技術(shù)創(chuàng)新課題，展示了村田通過積累的技術(shù)不斷克服難題的努力。

制造業(yè)VOC回收的挑戰(zhàn)

干燥設(shè)備被普遍應(yīng)用于許多制造業(yè)領(lǐng)域。干燥設(shè)備是通過加熱來清除附著在多種元件和部件上的涂液以及薄膜、金屬箔等材料中的溶劑和水分等的設(shè)備。在清除過程中需要熱量，因此會消耗能源。此外，若被清除的物質(zhì)含有揮發(fā)性有機化合物（VOC），則回收VOC并使其無害的設(shè)備在運行時需要消耗能源。

村田開發(fā)的這項技術(shù)，通過在濃縮并清除VOC的工藝中應(yīng)用了與傳統(tǒng)不同的構(gòu)思，實現(xiàn)了能源節(jié)省效果。

——粟谷 村田技術(shù)與事業(yè)開發(fā)本部

村田目前推進一項新技術(shù)的開發(fā)，旨在提高各地生產(chǎn)基地使用的干燥設(shè)備（干燥爐）的廢氣處理效率。通過將生產(chǎn)設(shè)備與廢氣處理設(shè)施組合，降低環(huán)境負荷。技術(shù)與事業(yè)開發(fā)本部的粟谷解釋道，這是在實現(xiàn)我們制造業(yè)活動對環(huán)境負荷的降低之后，旨在通過對外銷售實現(xiàn)社會貢獻的舉措。

村田長期致力于降低產(chǎn)品制造過程中的環(huán)境負荷。為實現(xiàn)脫碳社會，村田設(shè)定的目標是：到2040年實現(xiàn)公司自身溫室氣體（GHG）排放量實質(zhì)歸零，到2050年實現(xiàn)包括供應(yīng)鏈在內(nèi)的GHG排放量實質(zhì)歸零。在國際環(huán)保倡議方面，積極推進相關(guān)舉措，例如將事業(yè)活動用電全盤轉(zhuǎn)為可再生能源的‘RE100’計劃，已決定將原定2050年的目標提前至2035年實現(xiàn)。

這些舉措在全公司范圍內(nèi)得以推進，但在生產(chǎn)現(xiàn)場的能源節(jié)省方面仍有改進空間。陶瓷電容器事業(yè)本部的真田表示：“在生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)線及工藝方面，我們持續(xù)推進了成本削減與合理化改進。另一方面，我深感在設(shè)備運轉(zhuǎn)所需的能源以及設(shè)施、基礎(chǔ)設(shè)施的能源節(jié)省方面，仍有許多可改進之處。例如，當(dāng)我們將以往分別考慮的生產(chǎn)流程與廢氣處理設(shè)施視為整體時，便意識到其中蘊藏著進一步實現(xiàn)能源節(jié)省的潛力”。

受訪的參與該項目的村田負責(zé)人

村田著眼的是干燥設(shè)備的廢氣處理流程。

據(jù)介紹：“工廠內(nèi)部原本就設(shè)有干燥設(shè)備等排放廢氣的處理設(shè)備，早已有人指出需要節(jié)省能源。以往是將工廠整體的廢氣集中到一處，通過集中式無害化設(shè)備進行處理。處理設(shè)備龐大到堪稱建筑物，消耗著大量的能源”。

通常認為，采用集中式設(shè)備集中處理，其能源和處理效率更高。然而，通過采用與集中式相反的小型分散設(shè)置式（one-by-one）理念，我們獲得了未曾有過的效果。

集中式處理系統(tǒng)整合了多臺生產(chǎn)設(shè)備的VOC處理功能，無論各生產(chǎn)設(shè)備本身的運行狀況如何，都要求該系統(tǒng)保持滿負荷運轉(zhuǎn)。因此容易出現(xiàn)性能過剩的情況，導(dǎo)致消耗了超出所需的能源。例如，當(dāng)存在多個溫度、濕度或濃度值時，傳統(tǒng)集中式系統(tǒng)需要在最大溫度、最大濕度和最大濃度對應(yīng)的條件下運行。另一方面，若能設(shè)置one-by-one，即可根據(jù)各生產(chǎn)設(shè)備的運行狀況，對VOC清除系統(tǒng)進行恰當(dāng)控制。

村田VOC回收技術(shù)示意

村田小型VOC清除系統(tǒng)的特點

在此，我們先簡要了解一下VOC清除系統(tǒng)的工作原理。裝置的核心是一個用于吸附和脫附VOC的轉(zhuǎn)子，它在裝置內(nèi)部緩慢旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子內(nèi)部涂覆有多孔材料的VOC吸附劑，在干燥設(shè)備中產(chǎn)生的含有VOC的廢氣通過轉(zhuǎn)子時，廢氣中的VOC會被轉(zhuǎn)子吸附。

隨后，轉(zhuǎn)子通過旋轉(zhuǎn)被加熱至高溫，使VOC脫離并實現(xiàn)濃縮與排氣。清除VOC后的轉(zhuǎn)子經(jīng)冷卻，再次回到干燥設(shè)備內(nèi)的溫度，重新開始吸附工序。該原理同樣適用于集中式裝置，其內(nèi)部大型轉(zhuǎn)子不斷旋轉(zhuǎn)，重復(fù)進行吸附、加熱脫附及冷卻的工序。為以one-by-one方式安裝VOC清除系統(tǒng)，該轉(zhuǎn)子的小型化是不可或缺的。

小型VOC清除系統(tǒng)工作原理

采用小型化的VOC清除系統(tǒng)具有多方面的優(yōu)勢。粟谷解釋稱：“集中式VOC清除系統(tǒng)因耗電量非常大，若能實現(xiàn)設(shè)備小型化，便可有效降低耗電量。今后若需更新設(shè)備，為每套生產(chǎn)設(shè)備單獨配置小型VOC清除系統(tǒng)，則現(xiàn)有工序布局也能調(diào)整至非常小。在建設(shè)新工廠時，由于可簡化至集中式VOC清除系統(tǒng)的導(dǎo)管，布局的靈活度也將得到增進”。

通過將VOC清除系統(tǒng)小型化并安裝在設(shè)備附近，還能獲得集中式系統(tǒng)所不具備的優(yōu)勢。

在集中式系統(tǒng)中，將VOC濃縮并使其無害后排放到大氣中。另一方面，小型化VOC清除系統(tǒng)可布置于生產(chǎn)設(shè)備附近，從而能將廢氣回輸至潔凈室內(nèi)。通過再利用加熱后的廢氣，可大幅減少生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)通過加熱進行溫度調(diào)節(jié)及空氣濕度調(diào)節(jié)所需的能耗，進一步加速能源節(jié)省進程。

此外，采用one-by-one安裝的方式還具有不需要實現(xiàn)完全VOC清除的優(yōu)勢。負責(zé)人介紹說：“含有VOC的廢氣最終需采用集中處理方式，使其確實無害后排放至大氣。為此也需要消耗大量能源。然而，若能以one-by-one方式將廢氣直接回收到生產(chǎn)設(shè)備的干燥系統(tǒng)中，便不需要根本性實現(xiàn)無害化處理，只要將VOC清除至適合干燥的濃度即可。這不僅能實現(xiàn)設(shè)備的能源節(jié)省，還能推動小型化”

村田“看家”技術(shù)，實現(xiàn)轉(zhuǎn)子小型化

村田開發(fā)的小型VOC清除系統(tǒng)，需要1m以內(nèi)的小型轉(zhuǎn)子。并非只是實現(xiàn)小型化即可，需要開發(fā)出即便體積小巧也能有效吸附和脫附VOC的轉(zhuǎn)子。

技術(shù)開發(fā)過程中，為實現(xiàn)小型化，工程技術(shù)人員充分運用了村田積累的技術(shù)。轉(zhuǎn)子采用蜂巢狀微孔結(jié)構(gòu)（蜂窩結(jié)構(gòu)），孔內(nèi)形成吸附劑的薄膜，用于吸附VOC。為了使廢氣通過轉(zhuǎn)子孔時能有效吸附VOC，需要特別改進了膜的結(jié)構(gòu)設(shè)計。這是應(yīng)用了村田的核心產(chǎn)品——疊層電容器中采用的薄膜技術(shù)。

粟谷進一步說明：“如果涂膜的厚度及內(nèi)部粒子分散性存在不均，會導(dǎo)致蜂窩結(jié)構(gòu)中的空氣無法有效流動，從而降低氣體的吸附效率。我們開發(fā)了漿料的微細化與分散化技術(shù)，并通過控制使其能夠均勻涂布”。要具體實現(xiàn)小型VOC清除系統(tǒng)，曾有過多個技術(shù)突破。

小型VOC清除系統(tǒng)的開發(fā)，已在電容器事業(yè)部內(nèi)啟動。據(jù)悉，向事業(yè)部設(shè)備開發(fā)負責(zé)人匯報了小型VOC清除系統(tǒng)的開發(fā)計劃后，獲得了“技術(shù)方向正確”的高度評價，并得到了開發(fā)支持?！爱?dāng)時所說的‘方向正確’，是指‘能夠符合原理原則進行說明’的意思。在此基礎(chǔ)上，由于我們能夠展示出經(jīng)濟及業(yè)務(wù)層面的優(yōu)勢，開發(fā)工作得以順利推進”。實際上，村田已開發(fā)出采用約1m轉(zhuǎn)子的超小型VOC清除系統(tǒng)。根據(jù)廢氣中所含的VOC濃度，通過VOC處理可實現(xiàn)90％以上的清除率。通過采用能夠應(yīng)對多種VOC的吸附材料轉(zhuǎn)子，不僅拓寬了適用范圍，還實現(xiàn)了不需要定制即可適配眾多工業(yè)領(lǐng)域的方案。

效果如何？

通過將開發(fā)的小型VOC清除系統(tǒng)引入制造流程，有望取得顯著成效。

首先，無需熱源，即可能源節(jié)省。負責(zé)人員真田解釋道：“根據(jù)公司內(nèi)部驗證，通過將廢氣處理設(shè)施與生產(chǎn)設(shè)備聯(lián)動，預(yù)計每個干燥設(shè)備每年可實現(xiàn)高至2000萬日元的顯著能源節(jié)省效果”。干燥設(shè)備的溫度需要從室溫加熱至約100°C，以往通常使用外部熱源。通過回收在小型VOC清除系統(tǒng)中加熱的廢氣再利用，可顯著降低熱源的能耗。

此外，與大型集中式設(shè)備相比，可降低所需安裝設(shè)備的費用。通常，環(huán)保設(shè)備的初期投資需要8～10年才能收回成本，但此次開發(fā)的小型VOC清除系統(tǒng)預(yù)計可在3～7年內(nèi)實現(xiàn)成本回收。我們通過回收空氣和熱量，創(chuàng)造出了具有高經(jīng)濟價值的商品。

在環(huán)境方面，也可望實現(xiàn)多重效益。

根據(jù)溫室氣體核算體系，GHG排放量的計算分為三個范疇：企業(yè)直接排放的“范圍1”、供應(yīng)鏈中其他企業(yè)間接排放的“范圍2”，以及除此之外的“范圍3”。村田開發(fā)的小型VOC清除系統(tǒng)，預(yù)計對范圍1和范圍2均能產(chǎn)生效果。在采用高燃燒效率的小型VOC清除系統(tǒng)時，通過減少燃燒過程中產(chǎn)生的CO2，有助于降低范圍1排放。若能削減用于加熱和調(diào)濕等方面的電力消耗，也將有助于降低電力相關(guān)的范圍2排放。這是一個可以同時兼顧兩方面的稀有設(shè)備。

村田開發(fā)的小型VOC清除系統(tǒng)，已經(jīng)于2025年在自有生產(chǎn)基地的多個工序中引入數(shù)百臺以上。由于可望實現(xiàn)能源節(jié)省效果、減少GHG排放，同時還能降低成本，因此正順利推進引進。我們將推進在公司內(nèi)部的應(yīng)用，基于實際運營中積累的經(jīng)驗、質(zhì)量控制以及生產(chǎn)應(yīng)對能力等，計劃于2026年開展面向公司外部的PoC（概念實證）。之后，我們計劃在2027年正式開展產(chǎn)品的對外銷售。

此次采訪的成員一致強調(diào)：“這是一款能夠普遍應(yīng)用于利用干燥設(shè)備的眾多行業(yè)的產(chǎn)品”。例如，預(yù)計在電池、電子元件、汽車、半導(dǎo)體等成長型產(chǎn)業(yè)中也將有所拓展?！白鳛榧婢吣茉垂?jié)省與環(huán)保功能的設(shè)備，我們不僅要在日本國內(nèi)推廣，更要積極拓展海外市場?！北娙水惪谕暤乇磉_了對海外銷售的堅定決心。

為解決企業(yè)自身課題，通過多年積累的技術(shù)而誕生的新型VOC清除系統(tǒng)。作為村田實現(xiàn)能源節(jié)省與環(huán)保兼顧的新型產(chǎn)品制造模式的具體范例，我們將以此推動整個產(chǎn)業(yè)界的變革。