每臺干燥設備預計每年可節(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)新技術成果。

該技術通過采用可分散配置于每臺生產設備的“one-by-one”方式，能夠大幅節(jié)約潔凈室調溫調濕所需的能耗；并且，在更換現有大型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one-by-one方式，村田完整了VOC清除系統(tǒng)核心元件“轉子”的小型化與優(yōu)效化等技術創(chuàng)新課題，展示了村田通過積累的技術不斷克服難題的努力。

制造業(yè)VOC回收的挑戰(zhàn)

干燥設備被普遍應用于許多制造業(yè)領域。干燥設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，若被清除的物質含有揮發(fā)性有機化合物（VOC），則回收VOC并使其無害的設備在運行時需要消耗能源。

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

——粟谷 村田技術與事業(yè)開發(fā)本部

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

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

這些舉措在全公司范圍內得以推進，但在生產現場的能源節(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：“在生產設備、生產線及工藝方面，我們持續(xù)推進了成本削減與合理化改進。另一方面，我深感在設備運轉所需的能源以及設施、基礎設施的能源節(jié)省方面，仍有許多可改進之處。例如，當我們將以往分別考慮的生產流程與廢氣處理設施視為整體時，便意識到其中蘊藏著進一步實現能源節(jié)省的潛力”。

受訪的參與該項目的村田負責人

村田著眼的是干燥設備的廢氣處理流程。

據介紹：“工廠內部原本就設有干燥設備等排放廢氣的處理設備，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備進行處理。處理設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)整合了多臺生產設備的VOC處理功能，無論各生產設備本身的運行狀況如何，都要求該系統(tǒng)保持滿負荷運轉。因此容易出現性能過剩的情況，導致消耗了超出所需的能源。例如，當存在多個溫度、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的條件下運行。另一方面，若能設置one-by-one，即可根據各生產設備的運行狀況，對VOC清除系統(tǒng)進行恰當控制。

村田VOC回收技術示意

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的轉子，它在裝置內部緩慢旋轉。轉子內部涂覆有多孔材料的VOC吸附劑，在干燥設備中產生的含有VOC的廢氣通過轉子時，廢氣中的VOC會被轉子吸附。

隨后，轉子通過旋轉被加熱至高溫，使VOC脫離并實現濃縮與排氣。清除VOC后的轉子經冷卻，再次回到干燥設備內的溫度，重新開始吸附工序。該原理同樣適用于集中式裝置，其內部大型轉子不斷旋轉，重復進行吸附、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，若能實現設備小型化，便可有效降低耗電量。今后若需更新設備，為每套生產設備單獨配置小型VOC清除系統(tǒng)，則現有工序布局也能調整至非常小。在建設新工廠時，由于可簡化至集中式VOC清除系統(tǒng)的導管，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)可布置于生產設備附近，從而能將廢氣回輸至潔凈室內。通過再利用加熱后的廢氣，可大幅減少生產設備內通過加熱進行溫度調節(jié)及空氣濕度調節(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完全VOC清除的優(yōu)勢。負責人介紹說：“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設備的干燥系統(tǒng)中，便不需要根本性實現無害化處理，只要將VOC清除至適合干燥的濃度即可。這不僅能實現設備的能源節(jié)省，還能推動小型化”

村田“看家”技術，實現轉子小型化

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

技術開發(fā)過程中，為實現小型化，工程技術人員充分運用了村田積累的技術。轉子采用蜂巢狀微孔結構（蜂窩結構），孔內形成吸附劑的薄膜，用于吸附VOC。為了使廢氣通過轉子孔時能有效吸附VOC，需要特別改進了膜的結構設計。這是應用了村田的核心產品——疊層電容器中采用的薄膜技術。

粟谷進一步說明：“如果涂膜的厚度及內部粒子分散性存在不均，會導致蜂窩結構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，并通過控制使其能夠均勻涂布”。要具體實現小型VOC清除系統(tǒng)，曾有過多個技術突破。

小型VOC清除系統(tǒng)的開發(fā)，已在電容器事業(yè)部內啟動。據悉，向事業(yè)部設備開發(fā)負責人匯報了小型VOC清除系統(tǒng)的開發(fā)計劃后，獲得了“技術方向正確”的高度評價，并得到了開發(fā)支持。“當時所說的‘方向正確’，是指‘能夠符合原理原則進行說明’的意思。在此基礎上，由于我們能夠展示出經濟及業(yè)務層面的優(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轉子的超小型VOC清除系統(tǒng)。根據廢氣中所含的VOC濃度，通過VOC處理可實現90％以上的清除率。通過采用能夠應對多種VOC的吸附材料轉子，不僅拓寬了適用范圍，還實現了不需要定制即可適配眾多工業(yè)領域的方案。

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。負責人員真田解釋道：“根據公司內部驗證，通過將廢氣處理設施與生產設備聯動，預計每個干燥設備每年可實現高至2000萬日元的顯著能源節(jié)省效果”。干燥設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，與大型集中式設備相比，可降低所需安裝設備的費用。通常，環(huán)保設備的初期投資需要8～10年才能收回成本，但此次開發(fā)的小型VOC清除系統(tǒng)預計可在3～7年內實現成本回收。我們通過回收空氣和熱量，創(chuàng)造出了具有高經濟價值的商品。

在環(huán)境方面，也可望實現多重效益。

根據溫室氣體核算體系，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)，預計對范圍1和范圍2均能產生效果。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生的CO2，有助于降低范圍1排放。若能削減用于加熱和調濕等方面的電力消耗，也將有助于降低電力相關的范圍2排放。這是一個可以同時兼顧兩方面的稀有設備。

村田開發(fā)的小型VOC清除系統(tǒng)，已經于2025年在自有生產基地的多個工序中引入數百臺以上。由于可望實現能源節(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部的應用，基于實際運營中積累的經驗、質量控制以及生產應對能力等，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年正式開展產品的對外銷售。

此次采訪的成員一致強調：“這是一款能夠普遍應用于利用干燥設備的眾多行業(yè)的產品”。例如，預計在電池、電子元件、汽車、半導體等成長型產業(yè)中也將有所拓展。“作為兼具能源節(jié)省與環(huán)保功能的設備，我們不僅要在日本國內推廣，更要積極拓展海外市場。”眾人異口同聲地表達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而誕生的新型VOC清除系統(tǒng)。作為村田實現能源節(jié)省與環(huán)保兼顧的新型產品制造模式的具體范例，我們將以此推動整個產業(yè)界的變革。