JPH0785991A

JPH0785991A - 監視手段を備えた高周波誘導熱プラズマ装置

Info

Publication number: JPH0785991A
Application number: JP5227515A
Authority: JP
Inventors: Koichi Mizuno; 光一水野; Hideo Ouchi; 日出夫大内; Toyonobu Yoshida; 豊信吉田; Tomomi Asakura; 友美朝倉; Nobuyuki Uematsu; 信行植松; Hisashi Komaki; 久小牧
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology; Jeol Ltd; Tokyo Electric Power Co Inc; Nippon Steel Corp; University of Tokyo NUC
Current assignee: Jeol Ltd; Nippon Steel Corp; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; University of Tokyo NUC; Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 1993-09-13
Filing date: 1993-09-13
Publication date: 1995-03-31
Anticipated expiration: 2018-02-10
Also published as: JP3376398B2

Abstract

(57)【要約】【目的】プラズマの軸とは垂直な方向の形状を正確に
監視することができる高周波誘導熱プラズマ装置を実現
する。【構成】管２とチャンバー５内に発生したプラズマ
は、パイプ２２下部のガラス窓２１の外側に配置された
ビデオカメラ２７によって撮像される。カメラ２７の出
力はモニタ２８に供給され、モニタ２８の画面上にはプ
ラズマの軸方向の形状が映し出される。オペレータは、
モータ２８上のプラズマの形状を監視し、理想的な形状
となるようにガスリング３に供給するガスや被分解物質
などの量の制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、管内に適宜な圧力のガ
スを供給し、管の外側に配置した誘導コイルに高周波を
供給することにより管内にプラズマを発生させるように
した高周波誘導熱プラズマ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１は、例えば特開平３−９０１７２号
に開示されている高周波誘導プラズマ装置を用いたフロ
ンなどの有機ハロゲン化合物の分解処理装置を示してお
り、誘導プラズマトーチ１は、石英等の絶縁性物質で形
成された円筒状の管２、ガスリング３および管２の周囲
に巻回された誘導コイル４等によって構成されている。
ガスリング３には、リング状の溝５が穿たれており、そ
の溝５の外側にはリング状のプレート６が溶接される。
リング状のプレート６には、多数の微小孔７が穿たれて
おり、又、溝５は、ガスリング３内部に穿たれた孔８の
一端が接続されている。孔８の他端は、ガスリング３の
上部において、管９に接続されている。

【０００３】管９は、途中で分岐しており、一方は第１
の容器１１０内部に、他方は、第２の容器１１１内部に
導入されている。第１の容器１１０内には、分解される
べきフロン１１３の如き液状の有機ハロゲン化合物１１
２が入れられている。第１の容器１１０内の有機ハロゲ
ン化合物の中には、キャリアガス供給管１１３の一端が
挿入されている。キャリアガス供給管１１３の他端は、
フローコントローラ１１４を介して、アルゴンガス源１
１５に接続されている。第２の容器１１１内には、水１
１６が入れられており、この水１１６の中には、キャリ
アガス供給管１１７の一端が挿入されている。キャリア
ガス供給管１１７の他端は、フローコントローラ１１８
を介してアルゴンガス源１１５に接続されている。

【０００４】管９の途中には、切換バブル１１９が設け
られている。切換バルブ１１９は、第１の容器１１０と
第２の容器１１１からのガスと、アルゴンガス源１４か
らのガスとを切換えてガスリング３に穿たれた孔８に導
くようにしている。アルゴンガス源１４からのガス流量
は、フローコントローラ１２１によって制御される。

【０００５】プラズマトーチ１を構成する円筒状の管２
の下部には開口１２２が設けられており、この開口１２
２には排気管１２３が接続されている。排気管１２３
は、排気されるガスの中に含まれている粉末物質をトラ
ップするサイクロン１２４に接続されている。サイクロ
ン１２４を通過した排気ガスは、管１２５に導かれる
が、管１２５は、内部にアルカリ性水溶液、例えば、水
酸化カリウム（ＫＯＨ）１６が入れられた容器１７内に
導入されている。容器１７の上部には、内部気体の排出
管１２８が設けられており、この排出管１２８は、内部
にアルカリ性固体、例えば、酸化カルシウム（ＣａＯ）
１２９が入れられた容器１３０の下部につながれてい
る。容器１３０の上部には、内部の酸化カルシウム１２
９の間を通過した気体の排出管１３１が設けられてい
る。

【０００６】このように構成された装置の動作を説明す
れば以下の通りである。装置の初期状態においては、管
９の途中に設けられた切換バルブ１１９を操作し、アル
ゴンガス源１４からのアルゴンガスがガスリング３の孔
８を介して溝５内に供給されるようにする。溝５へのア
ルゴンガスの供給により、アルゴンガスは、プレート６
に設けられた多数の微小孔７から円筒状の管２内部に噴
出される。この状態で、誘導コイル４に高周波を供給し
図示外の点火機構により、プラズマＰを着火する。

【０００７】その後、切換バルブ１１９を切換え、アル
ゴンガス源１４からのアルゴンガスに代え、第１の容器
１１０と第２の容器１１１からのガスがガスリング３の
孔８を介して溝５内に供給されるようにする。第１の容
器１１０においては、内部の有機ハロゲン化合物溶液１
１２中に、アルゴンガス源１１５に接続されているキャ
リアガス供給管１１３が挿入されており、有機ハロゲン
化合物１１２内に開放された管１１３の端部から、フロ
ーコントローラ１１４によって適宜な流量にされたアル
ゴンガスが噴出される。この結果、有機ハロゲン化合物
は、アルゴンガスのバブリングにより、蒸気となってガ
スの中に含まされ、第１の容器１１０内から管９の中に
排出される。また、第２の容器１１１においては、内部
の水１１６の中にアルゴンガス源１１５に接続されてい
るキャリアガス供給管１１７が挿入されており、水１１
６の中に開放された管１１７の端部から、フローコント
ローラ１１８によって適宜な流量にされたアルゴンガス
が噴出される。この結果、水は、アルゴンガスのバブリ
ングにより、蒸気となってガスの中に含まされ、第１の
容器１１１内から管９の中に排出される。

【０００８】管９の途中の分岐部Ｊで有機ハロゲン化合
物の蒸気を含んだアルゴンガスと、水蒸気を含んだアル
ゴンガスは混合され、混合ガスは、ガスリング３の孔８
を介して溝５中に導入される。混合ガスは、溝５から、
プレート６に設けられた多数の微小孔７を通って管２内
に噴き出され、プラズマフレームＰ中に導入される。こ
のとき、プラズマの温度は１万度〜１万５千度になって
おり、プラズマフレームＰ中に導入された有機ハロゲン
化合物及び水は、高温により高い効率で分解して下記に
示す化学反応をする。

【０００９】有機ハロゲン化合物としてトリクロロフル
オロメタン（フロン−１１…ＣＣｌ ₃Ｆ）をプラズマ中
で分解させた場合、水との間で、次の反応が生じる。ＣＣｌ₃Ｆ＋２Ｈ₂Ｏ＝ＣＯ₂＋３ＨＣｌ＋ＨＦ分解された分子を含む排出ガスは、管２の底部の開口１
２２から排出管１２３を通って、サイクロン１２４内に
導かれる。このとき、フロン−１１に比べて水が少ない
と過剰の炭素を生じるが、このサイクロン１２４内で、
排出ガス中に含まれている炭素等の微粉末はトラップさ
れる。サイクロン１２４を通ったガスは、管１２５から
容器１７の内部の水酸化カリウム水溶液１６中に導入さ
れる。この溶液１６中に排出ガスを通すことによって、
ＨＣｌ，ＨＦ等の酸を含む排出ガスは中和される。中和
されたガスは、容器１２６の底部から排出管１２８を通
って、容器１３０内部に導入され、容器１３０内部の酸
化カルシウム１２９によって脱水される。脱水されたガ
スは、安定な、環境に影響をほとんど与えない化合物で
あり、適宜大気中に放出される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記した高周波誘導プ
ラズマ装置では、管２内でプラズマＰが発生するが、こ
のプラズマは通常大気圧付近の圧力下で発生するので、
そのプラズマＰの形状は供給されるアルゴンガスなどの
ガス流量に大きく依存することになる。すなわち、ガス
の流し方やそれに応じた高周波出力により発生するプラ
ズマの形状は変化し、理想的なプラズマ形状が乱れてし
まう恐れが生じる。例えば、プラズマはセラミック管２
の内側に管２の内壁と同心円状の断面形状で発生させね
ばならないが、ガスの流し方などにより管２内でプラズ
マが特定方向に広がって管２の壁部に触れ、管２を破損
する原因にもなる。

【００１１】そのため、管２の側面に観察窓を設け、こ
の観察窓を介してプラズマの形状を監視し、理想的な形
状となるように各バルブの調整や誘導コイル４に流す高
周波出力の制御を行うことも考えられる。しかしなが
ら、このプラズマの監視は、生じているプラズマの側部
からの監視であり、その側部から見たプラズマの広がり
などは確認できるものの、プラズマの軸とは垂直な方向
の形状を正確に把握することは困難である。

【００１２】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、プラズマの軸とは垂直な方向の形
状を正確に監視することができる高周波誘導熱プラズマ
装置を実現するにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に基づく高周波誘
導熱プラズマ装置は、プラズマ発生用ガスが一端から供
給される管と、管の外側に配置された高周波誘導コイル
とを備え、管内でプラズマを発生させるようにした高周
波誘導プラズマ装置において、発生するプラズマの軸方
向にプラズマ監視手段を設けたことことを特徴としてい
る。

【００１４】

【作用】本発明に基づく高周波誘導熱プラズマ装置は、
発生したプラズマの軸方向からプラズマの軸とは垂直な
方向の形状の監視を行う。

【００１５】

【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。図２は、本発明に基づく高周波誘導熱プラ
ズマ装置を示しており、図１に示した従来の装置と同一
ないしは類似要素には同一番号が付されている。この図
２において、管２の下部には耐熱、耐腐食性レンガで形
成されたチャンバー５が接続され、更にその下部にはア
ルカリ水溶液が１６が入れられた容器１７が接続されて
いる。そして、このアルカリ水溶液が入れられた容器１
７の底部には、石英ガラス製の窓２１が取り付けられて
おり、このガラス窓２１には、ガラス窓２１から容器１
７の内部とチャンバー５内部に伸びるステンレス製のパ
イプ２２が配置されている。パイプ２２のガラス窓２１
に接近した部分には、ガス供給管２３の一端が接続され
ている。ガス供給管の他端は、バルブ２４を介してアル
ゴンガス源（図示せず）に接続されている。パイプ２２
の外側には、補助パイプ２５，２６が設けられている。

【００１６】前記ガラス窓２１の外側には、ビデオカメ
ラ２７が配置されており、カメラ２７の出力は陰極線管
などのモニタ２８に供給される。容器１７には内部のア
ルカリ水溶液の循環路２９が接続されており、この循環
路の他端はチャンバー５の下部の水溶液吹付け部３０に
接続されている。循環路２９の途中にはポンプ３１が設
けられ、容器１７内部のアルカリ水溶液１６を吸い上
げ、チャンバー５の下部の水溶液吹付け部３０に導く。
水溶液吹付け部３０は、供給された水溶液がパイプ２２
の上部の外側に吹き付けられるようにリング状のノズル
形状を有している。このような構成の動作を次に説明す
る。

【００１７】管２とチャンバー５内のプラズマＰの生成
は、図１の従来装置と同様に行われる。プラズマによっ
て分解した物質や水蒸気などは、チャンバー５下部の補
助パイプ２５内に入り、容器１７内のアルカリ水溶液中
に供給され、バブリングによりアルカリ水溶液と反応さ
せられる。ここで、パイプ２２内部には、ガス供給管２
３を介してアルゴンガスあるいはエアーなどのパージガ
スが供給されており、このパージガスはパイプ２２内部
の上方に向かって流され、パイプの上部の開放端におい
てチャンバー５内に向けて吹き出される。そのため、ガ
スリング３から供給された分解物質や水蒸気などがパイ
プ２２内に入り込むことは防止される。その結果、常に
良好にプラズマＰの状態を監視できると共に、パイプ２
２内に酸などが入り込み、ガラス窓２１を腐食させるこ
とを防止できる。

【００１８】管２とチャンバー５内に発生したプラズマ
Ｐは、パイプ２２下部のガラス窓２１の外側に配置され
たビデオカメラ２７によって撮像される。カメラ２７の
出力はモニタ２８に供給され、モニタ２８の画面上には
プラズマの軸方向の形状が映し出される。オペレータ
は、モニタ２８上のプラズマの形状を監視し、理想的な
形状となるようにガスリング３に供給するガスや被分解
物質などの量の制御を行う。なお、パイプ２２の上部お
よび側面は、プラズマＰに接近しているため、高温に加
熱されるが、この実施例では、容器１７内のアルカリ水
溶液１６をポンプ３０によって吸い上げ、循環路２９を
介して吹付け部３０からパイプ２２上部に吹き付けるよ
うにしているため、パイプが高温に加熱されて破損した
り、さらには、腐食されるのを防止している。

【００１９】上記図２の実施例では、生成したプラズマ
Ｐの真下にパイプ２２を配置し、更に、パイプ２２の下
部にガラス窓２１を介してビデオカメラ２７を配置した
が、プラズマの観察位置は必ずしもプラズマの真下であ
る必要はない。図３の実施例は、プラズマＰの斜め下に
２台のビテオカメラを設けた実施例を示している。図３
において、チヤンバー５の底部近傍には、ステンレス製
の筒３１，３２が取り付けられている。これらの筒３
１，３２の端部には、石英ガラス製の窓３３，３４が取
り付けられているが、筒３１，３２と窓３３，３４は夫
々二重構造とされ、水冷が可能な構造となっている。

【００２０】もちろん、この筒３２，３３内には、図示
していないが、図２の実施例におけるパイプ２２と同様
に、パージガスが供給され、筒内に水蒸気や分解物質が
入り込むことを防止している。窓３３，３４の外側には
夫々ビデオカメラ３５，３６が配置され、夫々プラズマ
Ｐの形状を監視できるように構成されている。ビデオカ
メラ３５，３６の出力は、夫々モニタ（図示せず）に供
給される。オペレータは、モニタに映し出されたプラズ
マＰの形状を監視し、ガスリング３に供給されるガスや
水蒸気，分解すべき物質の量などの制御を行う。

【００２１】以上本発明の実施例を説明したが、本発明
はこの実施例に限定されない。例えば、ガラス窓の外側
にビデオカメラを配置したが、ガラス窓から肉眼により
プラズマの監視を行うようにしても良い。また、パージ
ガスは、アルゴンやエアーだけでなく、その他の不活性
ガスを用いても良い。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づく高
周波誘導熱プラズマ装置は、発生したプラズマの軸方向
からプラズマの形状の監視を行うように構成したので、
発生したプラズマが特定方向へ異常に広がっている場合
も正確に観察することができ、その形状により、供給す
るガスなどの制御を適切に行うことができる。その結
果、プラズマが管に触れ、管を破損することなどは防止
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の高周波誘導熱プラズマ装置を用いた有機
ハロゲン化合物の分解システムを示す図である。

【図２】本発明に基づく高周波誘導熱プラズマ装置の一
実施例を示す図である。

【図３】本発明に基づく高周波誘導熱プラズマ装置の他
の実施例を示す図である。

【符号の説明】

２セラミック管３ガスリング４誘導コイル５チャンバー１０水蒸気ボイラー１２フロン容器１４ガスボンベ２１ガラス窓２２パイプ２３ガス供給管２７ビデオカメラ２８モニタ３０水溶液吹付け部３１モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000006655 新日本製鐵株式会社東京都千代田区大手町２丁目６番３号 (71)出願人 000004271 日本電子株式会社東京都昭島市武蔵野３丁目１番２号 (74)上記４名の代理人弁理士井島藤治（外１名） (72)発明者水野光一茨城県つくば市小野川16番３工業技術院資源環境技術総合研究所内 (72)発明者大内日出夫茨城県つくば市小野川16番３工業技術院資源環境技術総合研究所内 (72)発明者吉田豊信東京都文京区本郷７丁目３番１号東京大学工学部金属工学科内 (72)発明者朝倉友美東京都千代田区内幸町１丁目１番３号東京電力株式会社内 (72)発明者植松信行東京都千代田区大手町２丁目６番３号新日本製鐵株式会社内 (72)発明者小牧久東京都昭島市武蔵野３丁目１番２号日本電子株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラズマ発生用ガスが一端から供給され
る管と、管の外側に配置された高周波誘導コイルとを備
え、管内でプラズマを発生させるようにした高周波誘導
熱プラズマ装置において、発生するプラズマの軸方向に
プラズマ監視手段を設けたことを特徴とする高周波誘導
熱プラズマ装置。
【請求項２】前記プラズマ監視手段は、プラズマの軸
方向に伸びるパイプと、パイプのプラズマ発生部と対向
する端部に設けられた窓部と、窓部に接近した部分でパ
イプの内部にガスを供給する手段と、窓部の外側に設け
られた撮像手段とより成る請求項１記載の高周波誘導熱
プラズマ装置。