JPH02260399A - 高気圧プラズマアーク発生方法 - Google Patents
高気圧プラズマアーク発生方法Info
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- JPH02260399A JPH02260399A JP1078383A JP7838389A JPH02260399A JP H02260399 A JPH02260399 A JP H02260399A JP 1078383 A JP1078383 A JP 1078383A JP 7838389 A JP7838389 A JP 7838389A JP H02260399 A JPH02260399 A JP H02260399A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は高気圧プラズマの熱及び光を利用して。
を機、無機のを害物質の分解を行う高温プラズマアーク
炉を用いた高気圧プラズマアーク発生方法の改良に関す
る。
炉を用いた高気圧プラズマアーク発生方法の改良に関す
る。
［従来の技術］
熱プラズマの応用は、その光、熱を利用して照明用、製
鋼アーク炉、アーク溶接等があり、その制御性を生かし
、高温をうまく利用することが重要である。
鋼アーク炉、アーク溶接等があり、その制御性を生かし
、高温をうまく利用することが重要である。
又、プラズマはどのような有毒廃棄物も最終的に元素の
レベルに破壊するという能力があり、熱プラズマ炉の応
用の一つとして産業廃棄物分解が考えられる。例えばＰ
ＣＢの分解とかフロンの分解等がそれである。
レベルに破壊するという能力があり、熱プラズマ炉の応
用の一つとして産業廃棄物分解が考えられる。例えばＰ
ＣＢの分解とかフロンの分解等がそれである。
一方多くの研究成果が報告されているが電力多消費型プ
ロセスとなるのが最大の問題点とされてきた。しかし、
特に高温高密度な領域（５０００度以上）では、ほかで
は得難い高温を発生するという特徴がある。その性質を
最大限利用して、特殊な超高温炉を作ることができる。
ロセスとなるのが最大の問題点とされてきた。しかし、
特に高温高密度な領域（５０００度以上）では、ほかで
は得難い高温を発生するという特徴がある。その性質を
最大限利用して、特殊な超高温炉を作ることができる。
プラズマの温度を従来のアークより高くして、２万度以
上にし。
上にし。
従来効率的に不可能と言われてきた反応プロセスを高効
率で行うことが出来ればこの電力多消費型プロセスも工
業的に発展するものと思われる。
率で行うことが出来ればこの電力多消費型プロセスも工
業的に発展するものと思われる。
産業廃棄物分解のための熱プラズマ生成方法において、
従来のプラズマトーチはプラズマジェットが電極と反応
して、蒸発し不純物となるとともに電極寿命の問題があ
った。また、ジェットの超音速流は速度勾配により大き
な音響を発する。これに対して高周波プラズマトーチは
無電極であるのでよいがプラズマ流を絞れずに電流密度
が上がらず、２万度どまりである。これはいずれもガス
が常に流れており、高温プラズマを閉じ込めるという考
えはない。
従来のプラズマトーチはプラズマジェットが電極と反応
して、蒸発し不純物となるとともに電極寿命の問題があ
った。また、ジェットの超音速流は速度勾配により大き
な音響を発する。これに対して高周波プラズマトーチは
無電極であるのでよいがプラズマ流を絞れずに電流密度
が上がらず、２万度どまりである。これはいずれもガス
が常に流れており、高温プラズマを閉じ込めるという考
えはない。
第３図は従来の典型的なりＣプラズマトーチの電極構成
であり、直流電源から陰極１と陽極２間に電流を流して
アークプラズマ３を発生させる。
であり、直流電源から陰極１と陽極２間に電流を流して
アークプラズマ３を発生させる。
陽極ノズル４には水５が注入され、陰極１と陽極２間に
はガス６が流入される。
はガス６が流入される。
又、第４図は従来の高周波プラズマ発生原理を示すが高
周波発振器から高周波誘導コイル７に高周波電流を流す
ことによってプラズマ８を発生させる。９は石英管、１
０はプラズマガス、１１はシールガスを示し、Ｈｚおよ
びＥθは、それぞれ軸方向の磁場およびθ方向の電場を
示す。
周波発振器から高周波誘導コイル７に高周波電流を流す
ことによってプラズマ８を発生させる。９は石英管、１
０はプラズマガス、１１はシールガスを示し、Ｈｚおよ
びＥθは、それぞれ軸方向の磁場およびθ方向の電場を
示す。
［発明が解決しようとする課題］
従来のＤＣプラズマトーチは電極と反応して。
蒸発しプラズマ中に不純物を発生させるとともに電極寿
命の問題があった。また、高周波プラズマ発生装置は無
電極であるのはよいが電流密度が絞れずにプラズマの温
度が上がらなかった。このいずれも冷たいガスが常にプ
ラズマの熱を取り去る形になるため高温のプラズマは効
率よく得られなかった。
命の問題があった。また、高周波プラズマ発生装置は無
電極であるのはよいが電流密度が絞れずにプラズマの温
度が上がらなかった。このいずれも冷たいガスが常にプ
ラズマの熱を取り去る形になるため高温のプラズマは効
率よく得られなかった。
本発明は上記の欠点を解決するためなされたもので、ト
ーラス形状のプラズマアークを高気圧ガス中に発生させ
て高周波電流を流して加熱し、より高温を効率よく発生
する高気圧プラズマアーク発生方法を提供することを目
的とする。
ーラス形状のプラズマアークを高気圧ガス中に発生させ
て高周波電流を流して加熱し、より高温を効率よく発生
する高気圧プラズマアーク発生方法を提供することを目
的とする。
［課題を解決するための手段と作用コ
本発明は６高気圧プラズマの熱及び光を利用して、有機
、無機の有害物質を分解する高温プラズマアーク炉にお
いて、炉内のガス圧力を十分さげた状態で高周波電圧を
印加しプラズマを発生させた後、そのプラズマ電流を維
持したまま炉内気圧を徐徐に上昇させることによって、
高気圧のプラズマアークを発生することを特徴とするも
ので。
、無機の有害物質を分解する高温プラズマアーク炉にお
いて、炉内のガス圧力を十分さげた状態で高周波電圧を
印加しプラズマを発生させた後、そのプラズマ電流を維
持したまま炉内気圧を徐徐に上昇させることによって、
高気圧のプラズマアークを発生することを特徴とするも
ので。
トーラス形状のプラズマアークを高気圧ガス中に発生さ
せて高周波７に流を流して加熱し、より高温を効率よく
発生するものである。
せて高周波７に流を流して加熱し、より高温を効率よく
発生するものである。
［実施例］
以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
第１図は本発明に係る高温プラズマアーク炉の一例を示
し、例えば円環状のフェライトコアよりなるトランスコ
ア２１の１次巻線２２には高周波発振器２３が接続され
、このトランスコア２１の２次側にはトランスコア２１
を囲むようにしてトーラス状容器よりなる放電管２４が
設けられる。
し、例えば円環状のフェライトコアよりなるトランスコ
ア２１の１次巻線２２には高周波発振器２３が接続され
、このトランスコア２１の２次側にはトランスコア２１
を囲むようにしてトーラス状容器よりなる放電管２４が
設けられる。
前記放電管２４は例えばアクリル樹脂より円環状に形成
され、内部には外周に沿った円環状の円筒状中空部２５
が内面をシリコーンコーティングされて設けられる。こ
の中空部２５にはガラス円板の中心部に穴を開けたガラ
スリミッタ２６が所定間隔毎に複数枚設けられる。又、
前記中空部２５の内周部接線方向には多数の吸入用穴２
７が環状に沿って設けられると共に、前記中空部２５の
外周部接線方向には多数の排気用穴２８が環状に沿って
設けられる。更に、前記放電管２４の外周面には大きな
プラズマ電流を発生させるコイル２つが設けられると共
に、前記放電管２４の外面にはトロイダル磁場を発生さ
せるコイル３０がへりカル巻されて設けられる。
され、内部には外周に沿った円環状の円筒状中空部２５
が内面をシリコーンコーティングされて設けられる。こ
の中空部２５にはガラス円板の中心部に穴を開けたガラ
スリミッタ２６が所定間隔毎に複数枚設けられる。又、
前記中空部２５の内周部接線方向には多数の吸入用穴２
７が環状に沿って設けられると共に、前記中空部２５の
外周部接線方向には多数の排気用穴２８が環状に沿って
設けられる。更に、前記放電管２４の外周面には大きな
プラズマ電流を発生させるコイル２つが設けられると共
に、前記放電管２４の外面にはトロイダル磁場を発生さ
せるコイル３０がへりカル巻されて設けられる。
第２図は本発明に係る中空部２５内のガス圧力持性３１
及び高周波発振器２３の出力特性３２の一例を示す特性
図である。
及び高周波発振器２３の出力特性３２の一例を示す特性
図である。
即ち、前記中空部２５内に吸入用穴２７がらガスを吸入
すると共に、排気用穴２８がらガスを排気することによ
り、中空部２５内にトロイダル状の旋回流を作ると共に
、中空部２５内のガス圧力（気圧）を制御する。しかし
て、第２図に示すように、無電極で放電しやすいように
中空部２５内のガス圧力を十分下げた状態で、高周波発
振器２３からトランスコア２１を介して変圧器の原理で
誘導電界を発生させ、放電管２４に高周波電圧を印加し
トロイダルプラズマを発生させる。その後、高周波電圧
を印加しながら、そのプラズマ電流を維持したまま中空
部２５内のガス圧力（気圧）を徐徐に上昇させることに
よって、高気圧のプラズマアークを発生する。このとき
、気流を旋回させ、高気圧になると生じるプラズマの浮
力を打ち消し、プラズマを中空部２５の中心近くに長時
間安定に発生させる。従って、高気圧のプラズマアーク
をトーラス形状にて無電極放電させることができ、電極
からの熱損失と電極の消耗をなくすことができる。
すると共に、排気用穴２８がらガスを排気することによ
り、中空部２５内にトロイダル状の旋回流を作ると共に
、中空部２５内のガス圧力（気圧）を制御する。しかし
て、第２図に示すように、無電極で放電しやすいように
中空部２５内のガス圧力を十分下げた状態で、高周波発
振器２３からトランスコア２１を介して変圧器の原理で
誘導電界を発生させ、放電管２４に高周波電圧を印加し
トロイダルプラズマを発生させる。その後、高周波電圧
を印加しながら、そのプラズマ電流を維持したまま中空
部２５内のガス圧力（気圧）を徐徐に上昇させることに
よって、高気圧のプラズマアークを発生する。このとき
、気流を旋回させ、高気圧になると生じるプラズマの浮
力を打ち消し、プラズマを中空部２５の中心近くに長時
間安定に発生させる。従って、高気圧のプラズマアーク
をトーラス形状にて無電極放電させることができ、電極
からの熱損失と電極の消耗をなくすことができる。
尚２アークを高温にするには電流密度を高める必要があ
る。そのためには電流路を絞り、気圧を高める必要があ
る。また電子温度とイオン温度の差を小さくして気体の
温度を高めるにも気圧を高くするのがよい。
る。そのためには電流路を絞り、気圧を高める必要があ
る。また電子温度とイオン温度の差を小さくして気体の
温度を高めるにも気圧を高くするのがよい。
又、従来高気圧のプラズマアークを得るためには気体を
ブレークダウンさせるに十分な高電圧を電極間に必要と
するが、無電極ではトーラス状のプラズマを高気圧ガス
中で得る方法はなかつた。
ブレークダウンさせるに十分な高電圧を電極間に必要と
するが、無電極ではトーラス状のプラズマを高気圧ガス
中で得る方法はなかつた。
そこで０本発明によるプラズマアーク炉は炉内の気圧が
制御できるトーラス状容器と、変圧器の原理で誘導電界
を発生させるトランスコア及び高周波発振器からなる。
制御できるトーラス状容器と、変圧器の原理で誘導電界
を発生させるトランスコア及び高周波発振器からなる。
［発明の効果］
以上述べたように本発明によれば、高温プラズマアーク
炉において高温プラズマを高温度にて。
炉において高温プラズマを高温度にて。
電極などの消耗部品なしに連続運転可能な無電極プラズ
マが得られ、効率のよい高温炉が提供できる。
マが得られ、効率のよい高温炉が提供できる。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、Ｔ５２図は本
発明に係るガス圧力特性及び高周波発振器の出力特性の
一例を示す特性図、第３図は従来の典型的なりＣプラズ
マトーチの電極構成を示す断面図６第４図は高周波プラ
ズマ発生原理を示す構成断面図である。 ２１・・・トランスコア、２２・・・１次巻線。 ２３・・・高周波発振器、２４・・・放電管、２５・・
・中空部、２６・・・ガラスリミッタ、２７・・・吸入
用穴。 ２８・・・排気用穴。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
発明に係るガス圧力特性及び高周波発振器の出力特性の
一例を示す特性図、第３図は従来の典型的なりＣプラズ
マトーチの電極構成を示す断面図６第４図は高周波プラ
ズマ発生原理を示す構成断面図である。 ２１・・・トランスコア、２２・・・１次巻線。 ２３・・・高周波発振器、２４・・・放電管、２５・・
・中空部、２６・・・ガラスリミッタ、２７・・・吸入
用穴。 ２８・・・排気用穴。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
Claims (2)
- （１）高気圧プラズマの熱及び光を利用して、有機、無
機の有害物質を分解する高温プラズマアーク炉において
、炉内のガス圧力を十分さげた状態で高周波電圧を印加
しプラズマを発生させた後、そのプラズマ電流を維持し
たまま炉内気圧を徐徐に上昇させることによって、高気
圧のプラズマアークを発生することを特徴とする高気圧
プラズマアーク発生方法。 - （２）高温プラズマアーク炉として、高気圧アークをト
ーラス形状にて無電極放電させることにより、電極から
の熱損失と電極の消耗をなくした高温プラズマアーク炉
を用いることを特徴とする請求項１記載の高気圧プラズ
マアーク発生方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1078383A JPH02260399A (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 高気圧プラズマアーク発生方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1078383A JPH02260399A (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 高気圧プラズマアーク発生方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02260399A true JPH02260399A (ja) | 1990-10-23 |
Family
ID=13660492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1078383A Pending JPH02260399A (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 高気圧プラズマアーク発生方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02260399A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0722195A (ja) * | 1992-03-18 | 1995-01-24 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 高密度プラズマ処理装置 |
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| JPS6168900A (ja) * | 1984-05-25 | 1986-04-09 | 高周波熱錬株式会社 | プラズマト−チの着火方法 |
-
1989
- 1989-03-31 JP JP1078383A patent/JPH02260399A/ja active Pending
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| EP1313130A1 (en) * | 1997-06-26 | 2003-05-21 | Applied Science & Technology, Inc. | Toroidal low-field reactive gas source |
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