JP2000331795A

JP2000331795A - マイクロ波式プラズマトーチ及び有機ハロゲン化合物の分解装置

Info

Publication number: JP2000331795A
Application number: JP11140714A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Bessho; 正博別所; Yasuhiro Tsubaki; 泰広椿; Toshio Hattori; 敏夫服部
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-05-20
Filing date: 1999-05-20
Publication date: 2000-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】運転開始時における良好な着火性能を有し、
しかも着火後は良好なプラズマ形状を維持して安定した
運転を可能にするマイクロ波式プラズマトーチ及び有機
ハロゲン化合物の分解装置を提供する。【解決手段】外側導体８及び内側導体９よりなる円筒
導波管７と、該円筒導波管７内に同軸に設置された内管
１１及び外管１２よりなる二重構造の放電管５とを具備
し、前記内側導体９を延長してなるプローブアンテナ９
ａが前記放電管５を囲むように配置され、前記内管１１
の先端を前記プローブアンテナ９ａの先端より内側に位
置せしめた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマを利用し
た有機ハロゲン化合物の分解装置に係わり、特に、マイ
クロ波を利用してプラズマを発生させるようにした有機
ハロゲン化合物の分解装置、及びこの分解装置に用いて
好適なマイクロ波式プラズマトーチに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】分子内にフッ素、塩素、臭素等を含んだ
フロン、トリクロロメタン、ハロン等の有機ハロゲン化
合物は、冷媒、溶剤、消火剤等の幅広い用途に大量に使
用されており、産業分野における重要度は極めて高い。
しかし、これら化合物は揮発性が高く、未処理のまま大
気、土壌、水等の環境に放出されると、発ガン性物質の
生成、オゾン層の破壊等、環境に悪影響を及ぼすことが
あるため、環境保全の見地から無害化処理を行う必要が
ある。

【０００３】従来から有機ハロゲン化合物の処理方法と
して報告されているものは、主として高温での分解反応
を利用したものがあり、この処理方法は更に焼却法とプ
ラズマ法とに大別される。焼却法は、有機ハロゲン化合
物をセメントキルンやロータリーキルンで焼却するもの
であるのに対し、プラズマ法は、プラズマ中で有機ハロ
ゲン化合物を水蒸気と反応させ、二酸化炭素、塩化水
素、フッ化水素に分解するものである。

【０００４】さらに、後者のプラズマ法に係る有機ハロ
ゲン化合物の分解装置については、マイクロ波を利用し
てプラズマを発生させるものがある。この分解装置は、
アルカリ液を収容する排ガス処理タンクと、開口した下
端部をアルカリ液に浸漬した状態で配設される反応管
と、該反応管の上方において垂直方向に延在する円筒導
波管と、該円筒導波管の内部に配されその下端を貫通し
て反応管に連通する放電管と、水平方向に延在しその一
端部近傍において円筒導波管に連接される方形導波管
と、該方形導波管の他端に装着されるマイクロ波発振器
等を具備してなる。

【０００５】この分解装置では、放電管にフロンガスお
よび水蒸気が供給される一方で、マイクロ波発振器から
発振されたマイクロ波が方形導波管を介して円筒導波管
に伝送される。そして、円筒導波管の内部に形成された
マイクロ波電界で放電を起こし、反応管内でフロンガス
を熱プラズマにより分解する。他方、この分解反応によ
り生成された生成ガスは、アルカリ液中を通って中和さ
れた後、炭酸ガス等を含む残りのガスは排気ダクトから
排出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したプ
ラズマ法に係る有機ハロゲン化合物の分解装置において
は、運転開始時における確実で安定したガスへの着火が
求められている。また、着火が完了した後の装置運転中
は、良好なプラズマ形状を維持して安定した分解反応を
継続することが重要である。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、運転開始時における良好
な着火性能を有し、しかも着火後は良好なプラズマ形状
を維持して安定した運転を可能にするマイクロ波式プラ
ズマトーチ及び有機ハロゲン化合物の分解装置を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては以下の構成を採用した。請求項１
記載のマイクロ波式プラズマトーチは、外側導体及び内
側導体よりなる円筒導波管と、該円筒導波管内に同軸に
設置された内管及び外管よりなる二重構造の放電管とを
具備し、前記内側導体を延長してなるプローブアンテナ
が前記放電管を囲むように配置され、前記内管の先端を
前記プローブアンテナの先端より内側に位置せしめたこ
とを特徴とするものである。

【０００９】このようなマイクロ波式プラズマトーチに
よれば、内管と外管との間を螺旋状に流れて流出するガ
ス流が、内管の真下によどみを形成する。このため、ガ
ス流のよどみに対して、容易に着火できるようになる。
また、内管の先端をプローブアンテナの先端より内側に
位置せしめたので、内管先端部がプラズマのエネルギ集
中部から離れて熱影響を受けにくくなる。

【００１０】請求項２記載の有機ハロゲン化合物の分解
装置は、有機ハロゲン化合物の分解物を中和処理するた
めの処理液が収容された排ガス処理タンクと、開口した
下端部が前記排ガス処理タンク内の処理液に浸漬した状
態で配設された反応管と、該反応管の上方において垂直
方向に延在する外側導体及び内側導体よりなる円筒導波
管と、該円筒導波管内に同軸に設置された内管及び外管
よりなる二重構造の放電管とを具備し、前記内側導体を
延長してなるプローブアンテナが前記放電管を囲むよう
に配置され、前記内管の先端を前記プローブアンテナの
先端より内側に位置せしめたマイクロ波式プラズマトー
チと、を具備して構成したことを特徴とするものであ
る。

【００１１】このような有機ハロゲン化合物の分解装置
によれば、運転開始時における確実で安定した着火性能
と、運転中における良好なプラズマ形状の維持により安
定した分解反応の継続が可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図１から図５を参照しながら説明する。図３におい
て水平方向に延びる方形導波管１は、その始端部（左端
部）に周波数２．４５ＧＨzのマイクロ波を発振するマ
イクロ波発振器２を備えており、始端側から終端（右
端）側に向けてマイクロ波を伝送する。

【００１３】方形導波管１には、図１に示すように、そ
の終端部側で反射して始端部側に戻ってきたマイクロ波
を吸収することにより反射波の発振側への影響を防止す
るアイソレータ３と、複数の波動調整部材４を各々出入
りさせることにより電波の波動的な不整合量を調整して
放電管５に電波を収束させるチューナー６が設けられて
いる。

【００１４】円筒導波管７は、図２（ａ）に示すよう
に、外側導体８と、それよりも小径の内側導体９とから
構成され、方形導波管１の終端部近傍において当該方形
導波管１に連通した状態で垂直方向に延びるように接続
されている。内側導体９は、方形導波管１の上部に固定
された状態で石英製の放電管５を囲みつつ外側導体８の
端板８Ａに向けて延在し、この延在部分をプローブアン
テナ９ａとしている。

【００１５】放電管５は、内管１１と外管１２とから構
成された二重構造のものを採用しており、内管１１と外
管１２との間がガス流路となっている。このような二重
管式の放電管５は、円筒導波管７の中心軸に対して同軸
となるよう内側に配置されている。以後本発明では、円
筒導波管７と放電管５とを組み合わせたものをマイクロ
波式プラズマトーチ（又は単にプラズマトーチ）と称す
る。また、放電管５の内管１１には、着火装置１３によ
り発熱するテスラコイル１４が挿入されている。

【００１６】さらに、内管１１の先端（下端）は、内側
導体７を下方へ延長し放電管５を囲むように配置したプ
ローブアンテナ９ａの先端よりも所定の距離Ｌだけ内方
（上方）に引っ込んだ位置に配置されている（図２
（ｂ）参照）。この距離Ｌは、着火性を優先した場合、
プローブアンテナ９ａの先端と内管１１の先端とが一致
するように、すなわちＬ＝０に設定するのがベストであ
る。しかし、Ｌ＝０に設定すると、着火と同時に内管１
１の先端部がプラズマのエネルギ集中部にさらされるた
め、運転を継続することによって、その熱影響による溶
融変形が生じることになる。内管１１の先端部に溶融変
形が生じると、内管１１と外管１２との間から流出する
ガスの流れが不安定となり、プラズマ形状にも著しい変
形が生じることになる。従って、分解反応が不安定にな
ったり、あるいは変形したプラズマの熱影響を受けて外
管１２が破損するということもある。

【００１７】しかし、本発明では、上述したように内管
１１の先端部を上げてプローブアンテナ９ａの先端部と
の間に距離Ｌを設けてあるので、内管１１の先端部はプ
ラズマのエネルギ集中部から離れて熱影響を受けなくな
る。また、距離Ｌを大きくすればするほど熱影響の面で
はより一層有利にはなるが、その分だけガスの旋回流を
形成する距離が短くなるので、限られたスペース内では
熱影響と旋回流形成との適度なバランスを考慮する必要
がある。なお、内管１１の先端をプローブアンテナ９ａ
の先端より下方へ延ばして突出させた場合は、やはりプ
ラズマの熱影響を大きく受けることになるので好ましく
ない。

【００１８】他方、外管１２の先端部は、外側導体８の
端板８Ａを貫通して銅製の反応管１５に連通し、また、
外管１２の基端側（上端側）は、内側導体９との間に隙
間をあけた状態で取り付けられている。符号１７は、外
側導体８の端板８Ａと反応管１５との間に露出する外筒
１２に向けられた光センサ１７である。この光センサ１
７は、光度を検出することにより、プラズマの生成状態
を監視するものである。

【００１９】そして、前記隙間には、ガス供給管１６が
外管１２の接線方向に沿って挿入され、アルゴンガス、
フロンガス（有機ハロゲン化合物）、エアー、および水
蒸気は、ガス供給管１６を介して放電管５に供給され
る。これらアルゴンガス、フロンガス、およびエアー
は、図１に示す電磁弁１９ａ、１９ｂ、１９ｃの開閉動
作により、それぞれの供給源から選択的にヒータ１８へ
と送られる。

【００２０】アルゴンガスは、プラズマの発生に先立っ
て着火を容易にするために供給されるもので、アルゴン
ボンベ２１に貯蔵されている。このアルゴンボンベ２１
と電磁弁１９ａとの間には、圧力調整機２２と圧力スイ
ッチ２３が設けられている。

【００２１】エアーは、系内に残存する水分を除去して
着火の安定性を高めるために、また、系内に残存するガ
スを排出するために、エアーコンプレッサ２４から供給
されるもので、空気、窒素ガス、アルゴンガス等が用い
られる。水蒸気は、フロンガスの分解に必要なもので、
プランジャポンプ２５によって貯水タンク２６内の水を
ヒータ１８に送り込むことで生成される。この貯水タン
ク２６には、水位の変動を検知するレベルスイッチ２７
が設けられている。

【００２２】フロンガスは、回収フロンボンベ２８に液
貯蔵されていて、この回収フロンボンベ２８と電磁弁１
９ｂとの間には、絞り装置３１、ミストセパレータ３
２、および圧力スイッチ３３が設けられている。

【００２３】ミストセパレータ３２は、フロンガス中に
含まれる油分（潤滑油）および水分を除去するためのも
ので、衝突式や遠心分離式のものが採用される。ヒータ
１８は、フロンガスに反応させる水蒸気を生成するだけ
でなく、フロンガス等をあらかじめ加熱しておくことに
より、装置内で水蒸気がフロンガス等に冷やされて再凝
縮するといった不具合を回避することも意図して設けら
れており、電気式、スチーム式等の加熱方式が採用され
る。

【００２４】ヒータ１８内には、並列する二つの流路３
４ａ、３４ｂが形成されていて、一方の流路３４ａには
フロンガス、アルゴンガス、およびエアーが導入され、
他方の流路３４ｂには貯水タンク２６から水が導入され
て水蒸気が生成される。

【００２５】しかるに、ヒータ１８を通過したフロンガ
ス等と水蒸気は、ミキサー３７内で混合された後、ガス
供給管１６を通って放電管５へと供給される。ミキサー
３７の内部には、図４に示すように、オリフィス３８が
設けられ、その開口３８ａはφ０．１mm〜５mmに設定さ
れている。また、この開口３８ａが臨むミキサー３７の
出口側端面３７Ａは、流路断面が漸次縮小するような傾
斜面をなしている。

【００２６】排ガス処理タンク４１は、フロンガスを分
解した際に生成される酸性ガス（フッ化水素および塩化
水素）を中和して無害化するために設けられたものであ
り、水に水酸化カルシウムを加えたアルカリ性懸濁液が
収容されている。例えば、分解するフロンガスが廃冷蔵
庫から回収した冷媒用のフロンＲ１２の場合には、式１
に示す分解反応によって生成された生成ガスは式２に示
す中和反応により無害化される。

【００２７】

【式１】ＣＣｌ₂Ｆ₂＋２Ｈ₂Ｏ→２ＨＣｌ＋２ＨＦ＋ＣＯ₂

【式２】２ＨＣｌ＋Ｃａ(ＯＨ)₂→ＣａＣｌ₂＋２Ｈ₂Ｏ２ＨＦ＋Ｃａ(ＯＨ)₂→ＣａＦ₂ ＋２Ｈ₂Ｏ

【００２８】式２の中和反応により生成された中和生成
物（塩化カルシウムおよびフッ化カルシウム）は溶解度
が小さいため、一部はアルカリ液に溶解するが、ほとん
どはスラリーとして存在する。また、式１の分解反応に
より生成された二酸化炭素と、式２の中和反応により排
出基準値以下の微少量に低減された酸性ガスは、排ガス
処理タンク４１の上方に接続された排気ダクト４２から
ブロア４３により系外に排出される。

【００２９】排ガス処理タンク４１の内部には、交換継
手４４を介して反応管１５に接続される吹込管４５が、
その下端部をアルカリ液に浸漬した状態で垂直方向に延
びるように配置されている。この吹込管４５の先端部４
５ａは、垂直方向に対して所定の角度傾斜するように形
成されている。

【００３０】反応管１５の軸線方向中間部には、その周
面を取り囲むようにして冷水配管を（図示略）備えた冷
却器４６が付設されている。冷却器４６は、式１の分解
反応による生成ガスを冷却するものであるが、反応管１
５内の残留水蒸気の再凝縮を防止すべく、その露点以下
には冷却しないように制御される。本実施形態において
は、４００℃程度に冷却する。

【００３１】反応管１５を冷却することで温められた冷
却器４６の冷却水（温水）は、回収フロンボンベ２８の
加熱源として用いられる。すなわち、回収フロンボンベ
２８の周りには、温水配管（図示略）を備えた加熱器４
７が付設されていて、この温水配管に反応管１５の冷却
に使用された冷却水が流通することにより、回収フロン
ボンベ２８は加熱される。

【００３２】交換継手４４は、図２に示すように、反応
管１５と吹込管４５との間に着脱可能に接続されてい
て、その内部に向けて水噴射ノズル５１が連通してい
る。この水噴射ノズル５１からは冷却水が吐出され、樹
脂製、例えばテフロン製の吹込管４５はその耐熱温度範
囲にまで急冷される。ちなみに、吹込管４５がテフロン
管の場合には、１００℃以下に冷却される。

【００３３】吹込管４５を樹脂製にする理由は、吹込管
４５は酸性ガスが冷却水に溶解してできた酸性液と、排
ガス処理タンク４１内のアルカリ液との双方に対して良
好な耐食性を備える必要があり、金属ではその実現が困
難だからである。これに対し、反応管１５の場合には、
その内部が常に乾燥状態とされているから、式１の分解
反応で生成された酸性ガスが水に解けてできる酸性液に
よる腐食のおそれはあまりない。その一方高温のプラズ
マ及び分解ガスに対する耐熱性が要求されるため、金属
製とすることで長寿命化を図っている。

【００３４】吹込管４５の先端（下端）からは、式１の
分解反応による生成ガスがアルカリ液中に気泡となって
放出される。アルカリ液中での中和反応は、気泡とアル
カリ液との接触面積が大きく、気泡が液面に到達するま
での時間が長いほど促進されるため、排ガス処理タンク
４１内には、気泡を細かく分断させることで式２の中和
反応を促進させる気泡分断手段５２が設けられている。

【００３５】気泡分断手段５２は、モータ５２ａにより
回転駆動される軸部５２ｂと、この軸部５２ｂの先端に
固定される円盤状のブレード保持部５２ｃと、このブレ
ード保持部５２ｃの外縁部に固定される６つのブレード
５２ｄとを具備して構成される。

【００３６】これら軸部５２ａ、ブレード保持部５２
ｃ、およびブレード５２ｄは、いずれもＳＵＳ材で製作
され、ブレード５２ｄは、ブレード保持部５２ｃに対し
て交差し、かつその周方向に等しい間隔をおいて銀ロウ
付けにより固定されている。このように銀ロウ付け固定
としたのは、一般の溶接ではアルカリ液に対する腐食が
激しいからである。

【００３７】気泡分断手段５２は、ブレード保持部５２
ｃの中心が反応管１５の先端の上方に位置するように配
置されていて、反応管１５の先端から浮上する気泡は、
３００rpmで回転するブレード５２ｄに当たって直径約
３mm〜５mmの気泡に細かく分断される。また、この気泡
分断手段５２は、排ガス処理タンク４１に投入した水酸
化カルシウムの粉末を攪拌することにより、水に不溶性
の水酸化カルシウムと水の懸濁液を作る役目も果たして
いる。

【００３８】また、排ガス処理タンク４１には、式２の
中和反応が発熱反応であることから、タンク内温度を吹
込管４５の耐熱温度以下に冷却する冷却機５３が設けら
れている。この冷却機５３は、ファン５３ａにより冷却
される放熱部５３ｂに接続された配管の一部が、排ガス
処理タンク４１内を挿通してなり、この配管に水等の冷
却媒体を流通させることで熱を奪い、これを放熱部５３
ｂにおいて放熱するものである。ちなみに、タンク内温
度は熱電対５４により検出される。

【００３９】さらに、排ガス処理タンク４１には、ｐＨ
センサ５５が設けられている。アルカリ液のｐＨ値は、
このｐＨセンサ５５を介して常に制御装置６１により監
視されており、例えばｐＨ値が９（運転開始時は１１〜
１２）になると、制御装置６１からの指令によって警報
手段が作動するとともに、分解運転が停止するようにな
っている。警報手段としては、周囲に注意を喚起できる
ものであれば何でもよく、例えばランプを点滅させた
り、警笛をならす等の手段が採用される。

【００４０】排ガス処理タンク４１内のスラリーは、運
転時間の経過に伴って次第に増加するため、運転停止後
にアルカリ液とともに固液分離器６２に受け入れられ、
固液分離された後、廃棄物として処分されるか、他の用
途に利用される。他方、分離されたアルカリ液は、再び
排ガス処理タンク４１内に戻され、再利用される。ちな
みに、排ガス処理タンク内の液位の変動は、レベルスイ
ッチ５６により検知される。

【００４１】以上の構成からなる有機ハロゲン化合物の
分解装置において、電磁弁の開閉動作およびテスラコイ
ル１４の点火動作は、制御装置６１によって図５に示す
ように制御される。この図から明らかなように、この分
解装置では、８時間を１サイクルとしたバッチ処理によ
りフロンガスの分解が行われる。

【００４２】すなわち、フロンガスや水蒸気を供給する
前に、まず、残留水分の除去を目的としてエアーを所定
の時間（３分間）供給し、その供給停止後、着火の安定
性向上を目的としてアルゴンガスの供給を開始する。そ
して、アルゴンガス供給中に、マイクロ波を発振してテ
スラコイル１４による着火を行うとともに水蒸気および
フロンガスを供給し、その後、アルゴンガスの供給を停
止する。

【００４３】分解運転の停止後は、安全性を確保するこ
とを目的としてエアーを所定時間（５分）供給し、残留
酸性ガスをパージする。

【００４４】以上の工程では、アルゴンガスの供給とフ
ロンガスの供給とがオーバーラップしているときがある
が、フロンガスの供給を始めてからアルゴンガスの供給
を止めるまでの間は、ごくわずかでよい。その理由は、
着火の状態が安定しさえすれば、アルゴンガスを供給し
続ける必要はなくなり、また、低コスト化を図る観点か
らもアルゴン消費量を低く抑える必要があるからであ
る。

【００４５】また、制御装置６１は、圧力スイッチ２
３、３３、熱電対３６、５４、レベルスイッチ２７、５
６、光センサ１７等の各種センサから信号を受信するこ
とにより、アルゴンガスおよびフロンガスのヒータ１８
への供給圧、貯水タンク２６内の液位、プラズマの生成
状態、排ガス処理タンク４１内の温度および液位を常に
監視しており、これらが規定値を外れた場合には、運転
が正常または効率的に行われていないおそれがあるた
め、運転を停止する。そして、運転停止後は、安全性を
確保すべく上記の通りエアーを供給し、装置内の残留ガ
スを掃気する。

【００４６】以下、本実施形態に係る分解装置の作用に
ついて説明する。この分解装置では、まず、電磁弁１９
ａ、１９ｂを閉にするとともに電磁弁１９ｃを開にし
て、エアコンプレッサー２４からのエアーをガス供給管
１６を介して放電管５に３分間供給する。このエアー
は、ヒータ１８を通過することにより、１００〜１８０
℃に加熱されているため、装置内の残留水分は確実に除
去されることになる。

【００４７】次に、電磁弁１９ｃを閉にするとともに電
磁弁１９ａを開にして、アルゴンガスを放電管５に供給
する。このとき、アルゴンガスは、外管１２の接線方向
から供給されて二重構造の放電管５内を螺旋状に流下す
るため、内管１１の先端近傍によどみが形成されて着火
が容易になり、しかも着火後にはプラズマの保持も容易
になる。

【００４８】また、このときのガス供給量は、４〜４０
l/min、望ましくは１２l/min以上に設定する。この設定
範囲では、よどみが効果的に形成されて着火性及びプラ
ズマの保持が一層容易になる。そして、内管１１先端と
プローブアンテナ９ａ先端との間に適度な距離Ｌを設け
たので、プラズマの熱的影響を放電管５が受け難くな
り、その溶融変形や破損が効果的に防止されることにな
る。

【００４９】そして、アルゴンガスの供給開始から一定
の間隔をおいて、マイクロ波発振器２からマイクロ波を
発振する。マイクロ波は、方形導波管１によりその後端
部側に伝送され、さらに円筒導波管７へと伝送される。

【００５０】このとき、円筒導波管７内の電界として
は、電界強度の大きなＴＭ０１モードが形成され、しか
も、内側導体９により、方形導波管１内の電界モード
と、円筒導波管７内の電界モードとがカップリングされ
ているため、円筒導波管７内の電界は安定している。

【００５１】次に、点火装置１３によりテスラコイル１
４を発熱させて着火させる。このとき、放電管５の内部
は、エアーにより水分が除去され、かつ着火し易いアル
ゴンガスがあらかじめ供給されているため、容易に着火
する。次いで、プランジャポンプ２５により貯水タンク
２６から水を吸引し、これをヒータ１８に通して生成し
た水蒸気を放電管５に供給する。

【００５２】この水蒸気は、ヒータ１８内に充填された
抵抗体３５によって、流路内を円滑に流通することがで
きず、ヒータ１８内には常に一定量の水蒸気が滞留した
状態になる。このため、脈動や突沸による飛散を防いで
水蒸気の流出量が安定し、ミキサー３７上流側の流量変
動を効果的に抑制することができる。よって、プラズマ
の消失を招くことなくプラズマを安定化させて、処理能
力の向上を図ることができる。

【００５３】次いで、電磁弁１９ｂを開にして、フロン
ガスを放電管５に供給する。このとき、回収フロンボン
ベ２８から流出したフロンガスは、ミストセパレータ３
２を通過することで油分および水分が除去されている。
このため、フロンガス中の潤滑油による配管等の汚れお
よび副生成物の生成が抑制されて、フロンガス等の効率
的かつ安定的な供給が可能になり、しかも余分な水分供
給を防止し得てプラズマの消失を招くこともない。よっ
て、プラズマを安定化させて、処理能力の向上を図るこ
とができる。

【００５４】また、ヒータ１８を通過してミキサー３７
内に流入した水蒸気、アルゴンガス、およびフロンガス
は、オリフィス３８の開口３８ａを通過する際の圧力損
失によって混合が促進されるだけでなく、出口側端面３
７Ａに衝突することによっても混合が促進されるため、
より均一に混合された状態でミキサー３７から流出し
て、放電管５に供給されることになる。このため、式１
の分解反応が十分に行われることになって、塩素ガスや
一酸化炭素等の副生成物の生成を抑制することができ
る。

【００５５】このようにして放電管５に供給されたフロ
ンガスにマイクロ波が照射されると、放電管５内には、
電子エネルギーが高く、しかも温度が２，０００Ｋ〜
６，０００Ｋに高められた熱プラズマが発生する。

【００５６】また、内管１１の先端が、プローブアンテ
ナ９ａの先端よりも所定の距離Ｌだけ内方に配置されて
いるため、生成されたプラズマの熱的影響を回避し得
て、内管１１の溶融破損が防止される。これにより、プ
ラズマ形状の著しい変形をなくして、安定した分解運転
が可能になる。

【００５７】しかして、熱プラズマの発生により、フロ
ンガスは塩素原子、フッ素原子、および水素原子に解離
し易い状態になるため、式１に示すように、水蒸気と反
応して容易に分解される。そして、プラズマが安定した
ら、電磁弁１９ａを閉にしてアルゴンガスの供給を止め
る。

【００５８】分解反応による生成ガスは、交換継手４４
および吹込管４５を通って排ガス処理タンク４１内のア
ルカリ液中に放出される。ただし、これらの生成ガスは
極めて高温であるため、吹込管４５に流入するまでの間
に、まず、反応管１５の下部に付設された冷却器４６に
よって約４００℃に冷却される。

【００５９】この温度では、反応管１５の内部で残留水
蒸気が再凝縮することはないため、反応管１５は乾燥状
態に保持され、プラズマの消失を招くことはない。他
方、反応管１５を冷却することで約５０℃に温められた
冷却器４６の冷却水は、回収フロンボンベ２８に付設さ
れた加熱器４７に導かれ、回収フロンボンベ２８内の液
体フロンが気化する際に生じる該ボンベ２８およびその
下流側配管での霜の生成を防止するとともに、温度低下
による圧力変動も抑制する。

【００６０】冷却器４６により冷却された生成ガスは、
交換継手４４を通過する間に、さらに水噴射ノズル５１
から吐出される冷却水によって約１００℃以下となるよ
うに急冷される。これにより、樹脂製の吹込管４５をそ
の耐熱温度範囲内で使用することができ、高温による熱
的損傷から保護することができる。

【００６１】このとき、式１の分解反応による生成ガス
が冷却水に溶解することによって酸性液が生成されるた
め、交換継手４４は次第に腐食することになるが、かか
る場合には腐食の程度に応じて交換すればよい。すなわ
ち、反応管１５の下流側については、腐食による交換部
分が交換継手４４のみで済むため、低コスト化および交
換作業の容易化が図られる。

【００６２】しかして、吹込管４５を通ってアルカリ液
中に放出された生成ガスは、式２の中和反応によって無
害化され、排気ダクト４２から排出される。この中和反
応は発熱反応であるため、吹込管４５の熱的損傷を防止
すべく、アルカリ液の温度は冷却機５３によって７０℃
以下に保持される。

【００６３】また、吹込管４５の先端から気泡として放
出された生成ガスは、気泡分断手段５２のブレード５２
ｄに当たって細かく分断させられるため、アルカリ液と
の接触面積が増大するとともに液面までに達する時間も
長くなり、中和反応が促進されることになる。これによ
り、中和処理不足によって基準値を超える量の酸性ガス
が系外に排出され続けるといったことがない。

【００６４】中和反応により生成された中和生成物は、
アルカリ液中にスラリーとして存在しているが、このス
ラリーは分解運転停止後にアルカリ液とともに固液分離
器６２に受け入れられ、連続的に固液分離される。この
分離液は、排ガス処理タンク４１内に戻されて再利用さ
れるため、本分解装置では、上記冷却水の再利用と相ま
って水消費量の大幅な低減が図られる。

【００６５】なお、本発明に係る有機ハロゲン化合物の
分解装置は、上述の実施形態に限定されるものではな
く、以下の形態をも含むものである。（１）ミキサー３７内での混合を促進するための手段と
して、オリフィス３８の代わりに、ミキサー３７内にビ
ーズ等を充填するようにしてもよい。この構成では、フ
ロンガス等と水蒸気がミキサー３７内に形成された隙間
をランダムに流通するため、混合が促進される。

【００６６】また、ミキサー３７の内周面に複数のじゃ
ま板を、例えば上下または左右に交互に間隔をおいて設
置するようにしてもよい（スタティックミキサー）。こ
の構成では、フロンガス等と水蒸気が蛇行しながら流通
するため、混合が促進される。

【００６７】さらに、ミキサー３７の入口側に接続され
る配管を流方向に対して傾斜させるとともに、ミキサー
３７の内周面に螺旋状に延びる案内板を設置するように
してもよい（スワールミキサー）。この構成では、フロ
ンガス等と水蒸気が螺旋を描きながら流れるため、混合
が促進される。

【００６８】（２）排ガス処理タンク４１内のスラリー
は、運転停止後、一晩放置しておけば沈降するため、沈
降した高濃度スラリーをポンプで汲み上げ、これを固液
分離して処分するようにしてもよい。この場合には、高
濃度スラリーのみを遊離アルカリ液と混合することなく
汲み上げることができるため、効率の良いスラリー処理
が可能になる。また、アルカリ液に造粒剤、凝集剤等を
添加してスラリー粒子を増大させておけば、沈降時間を
短縮し得て、より効率良くスラリー処理を行える。

【００６９】（３）テスラコイル１４の先端を放電管５
の内部に配置する代わりに、放電管５の外部に配置し
て、火花放電で着火するようにしてもよい。（４）回収フロンボンベ２８を加熱することによりガス
状態にしてフロンガスを流出させる代わりに、回収フロ
ンボンベ２８を倒立させて液状態のまま回収フロンを流
出させ、さらに差圧制御弁等の絞り装置に通して流れを
定量化したうえで、加熱気化させてヒータ１８側へと送
るようにしてもよい。この場合には、絞り装置および配
管を加熱することにより、温度低下による流量変動を抑
制する。

【００７０】（５）回収フロンボンベ２８の加熱には、
反応管１５の冷却に用いた冷却水に代えて、排ガス処理
タンク４１内のスラリー冷却に使用された冷却機５３の
冷却水を用いてもよい。（６）内管１１の先端がプローブアンテナ９ａの先端か
ら内方に離間する距離Ｌは、内管１１に溶融の問題がな
ければプローブアンテナ９ａの先端と一致（すなわち、
Ｌ＝０）させるのが最適である。

【００７１】（７）気泡分断手段５２は、軸部の先端に
プロペラを固定してなるスクリュー式のものであっても
よい。また、気泡分断手段５２は、各構成要素５２ｂ、
５２ｃ、５２ｄをテフロン等の樹脂製とし、かつこれら
をネジ結合することにより構成してもよい。この構成で
は、溶接部分がないうえに各構成要素５２ｂ、５２ｃ、
５２ｄが樹脂製とされるため、耐食性に極めて優れるこ
とになる。

【００７２】（８）吹込管４５の先端部を垂直方向に対
して所定角度傾斜させる代わりに、略Ｕ字状に形成して
もよい。（９）排ガス処理タンク４１に貯留される中和液は、上
記のアルカリ性懸濁液に限らず、水酸化ナトリウム水溶
液等のアルカリ性水溶液を用いても構わない。

【００７３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、以下の効果を奏することができる。（ａ）請求項１記載のマイクロ波式プラズマトーチによ
れば、二重構造の放電管を採用したことで内管下部にガ
ス流のよどみが生じ、このよどみに着火することによっ
て着火性が向上するので、確実で安定した着火が可能に
なる。また、内管先端とプローブアンテナ先端との間に
距離Ｌを設けて内管を内側に位置させたので、内管先端
がプラズマのエネルギ集中部から離れて熱影響を受けに
くくなる。従って、内管が熱変形するのを防止でき、安
定したガス流が供給されることによって安定した分解反
応を継続することが可能になる。

【００７４】（ｂ）請求項２記載の有機ハロゲン化合物
の分解装置によれば、着火性に優れ、しかも安定した分
解反応を継続できるプラズマトーチを採用しているの
で、運転開始時には確実で安定した着火を行い、運転中
は安定した分解反応を継続して実施することができるよ
うになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る分解装置の一実施形態を示すシ
ステム系統図である。

【図２】（ａ）は同分解装置の要部拡大図、（ｂ）は
マイクロ波式プラズマトーチ部分の概要を示す説明図で
ある。

【図３】同分解装置の全体構成を示す斜視図である。

【図４】同分解装置に設けられたミキサーの要部断面
図である。

【図５】同分解装置においてマイクロ波、アルゴンガ
ス等が供給される時期と点火の時期を経時的に示す比較
図である。

【符号の説明】

５放電管７円筒導波管８外側導体９内側導体９ａプローブアンテナ１１内管１２外管１５反応管４１排ガス処理タンク６１制御装置（制御手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者服部敏夫愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道１番地三菱重工業株式会社名古屋研究所内Ｆターム(参考） 2E191 BA12 BB00 BD18 4G075 AA37 AA65 BA05 BB04 CA02 CA15 CA26 CA47 CA62 CA63 EB21 EB27 EB43

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外側導体及び内側導体よりなる円筒導波
管と、該円筒導波管内に同軸に設置された内管及び外管
よりなる二重構造の放電管とを具備し、前記内側導体を
延長してなるプローブアンテナが前記放電管を囲むよう
に配置され、前記内管の先端を前記プローブアンテナの
先端より内側に位置せしめたことを特徴とするマイクロ
波式プラズマトーチ。
【請求項２】有機ハロゲン化合物の分解物を中和処理
するための処理液が収容された排ガス処理タンクと、開口した下端部が前記排ガス処理タンク内の処理液に浸
漬した状態で配設された反応管と、該反応管の上方において垂直方向に延在する外側導体及
び内側導体よりなる円筒導波管と、該円筒導波管内に同
軸に設置された内管及び外管よりなる二重構造の放電管
とを具備し、前記内側導体を延長してなるプローブアン
テナが前記放電管を囲むように配置され、前記内管の先
端を前記プローブアンテナの先端より内側に位置せしめ
たマイクロ波式プラズマトーチと、を具備して構成した
ことを特徴とする有機ハロゲン化合物の分解装置。