JPH0985047A - 塩素系物質の処理方法および塩素系物質の処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来は、紫外線発生器に水銀ランプを使用して
おり、光強度が低く、フロン分解処理能力が低いことが
欠点であった。 【解決手段】真空紫外光を透過する円筒状窓４の内部で
ある分解処理領域８にフロンを流す。鏡面状に表面処理
された面５を持つ高電圧円筒電極１と絶縁製管２と開口
円筒電極３とが同軸円筒状に配置されている。開口円筒
電極３と絶縁製管２との間の放電空間６にはあらかじめ
波長が１２０〜１８０［ｎｍ］の光を発する例えばキセ
ノンが封入されて、高電圧円筒電極１と開口円筒電極３
の間に極性反転電圧を印加することにより放電空間６に
誘電体障壁放電が発生する。誘電体障壁放電から発する
真空紫外光が開口円筒電極３を透過し、開口円筒電極３
と任意の距離を隔てて設けてある円筒状窓４を透過して
円筒状窓４内部に流れるフロンに照射され、フロンが光
分解され塩素ガスやフッ素系高分子として処理される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塩素などを光を用
いて分解する塩素系物質の処理方法および塩素系物質の
処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】酸性雨による森林破壊、フロンによるオ
ゾン層の破壊、炭酸ガスによる地球温暖化などの文明が
もたらした種々の自然破壊が問題となっており、近年急
激に地球環境保全技術が要求されるようになってきた。

【０００３】特に廃棄物処理技術として、オゾン層破壊
の原因となるフロンの分解処理、あるいは生物体内に濃
縮蓄積され生物に害を与えるPCB(polychlorobiphenyl:
ポリ塩化ビフェニール混合物)の分解など多くの処理技
術の開発が現在行われつつある。

【０００４】従来の塩素系物質の処理方法を用いた塩素
系物質の処理装置の構成について図面を参照しながら説
明する。図１０は、従来の塩素系物質の処理方法を用い
た塩素系物質の処理装置の断面図である。

【０００５】紫外線発生器である水銀ランプ１０１の周
囲を取り囲むように反応容器１０２が設けられている。
反応容器１０２には、気体の入り口１０３と出口１０４
が設けられている。

【０００６】このような塩素系物質の処理方法を用いた
塩素系物質の処理装置では、入り口１０３からフロンや
酸素などの気体を反応容器１０２内の反応室１０５へ注
入している。そこで、水銀ランプ１０１から発生する紫
外線を用いて反応室１０５内の気体を光分解していく。
分解された塩素ガスやフッ素系高分子は、出口１０４か
ら反応容器１０２外に排出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来構成では、紫外線発生器に水銀ランプを使用し
ており、フロンを分解させるには光強度が低くフロン分
解処理能力が低いことが欠点であった。

【０００８】図７は波長に対する各種フロン類の光吸収
断面積の関係を示したグラフであり(Hubrich,C.and Stu
hl.F.:J.photochem,12,p93(1980)より) 、図７に示され
る様にフロンには様々な種類があり、塩素の数が少なく
なるにしたがってフロンの分解に必要なエネルギが大き
くなっている。ＣＣｌ₄ 以外のフロン類は２５０［ｎ
ｍ］より長い波長の光では光吸収が小さくなっている。
フロン分解で主に使用されている水銀ランプの発光波長
２５３．７［ｎｍ］では、非常に吸収断面積が小さく分
解しにくいことが分かる。また、水銀ランプの発光波長
１８５［ｎｍ］では、図７からも分かるように吸収断面
積は大きいが、水銀ランプから発する光の出力密度が数
［ｍＷ／cm² ］であり２５３．７［ｎｍ］よりも光出力
が弱く、それに伴って光分解を行う量も非常に少なくな
っている。

【０００９】水銀ランプから発光する光を用いてフロン
を分解するには上述のように処理能力が低いので、水銀
ランプよりも波長の短い光を用いれば処理能力が高くな
り分解効率があがる。

【００１０】また従来、フロンを光分解する場合にフロ
ンの分解を促進させる目的で酸素を混合していた。これ
は酸素分子を光分解することで酸素原子（酸素ラジカ
ル）が生成され、この酸素原子（酸素ラジカル）を用い
て塩素原子引き抜き効果が行われる。従って、酸素原子
（酸素ラジカル）を多く作ることがフロンの分解を促進
させることになる。

【００１１】図８は波長に対する酸素分子の吸収係数の
関係を示したグラフであり（オソナイザハンドブック,p
81(昭35),コロナ社より) 、図８に示されるように酸素分子
は従来の水銀ランプの発光波長１８５［ｎｍ］でも分解
するが非常に吸収係数（吸収断面積）が小さく、それに
伴って塩素原子引き抜き効果によるフロンの分解処理能
力も小さい。分解処理能力が小さければ当然フロンを分
解する分解処理時間もかかり同時にコストもかかる。波
長に対する酸素分子の吸収断面積の関係を示したグラフ
として鷲田の分光研究，４０（１９９１）ｐ２３５を参
照すれば酸素分子の吸収断面積の特徴が顕著に描写され
ている。

【００１２】そこで、本発明は上記従来の問題点に鑑み
てなされたもので、フロンなどの塩素系物質を分解する
処理方法において、塩素系物質を分解する分解処理能力
が高く、効率的に分解処理が行える塩素系物質の処理方
法の提供を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の塩素系物質の処理方法は、塩素系物質に、
酸素雰囲気中で、波長１２０〜１８０［ｎｍ］の真空紫
外光を照射し、塩素系物質を分解することを骨子とす
る。

【００１４】エキシマからの蛍光波長を水銀ランプの波
長よりも低い１８０［ｎｍ］以下としたことにより、塩
素系物質の光吸収断面積が増えエキシマからの蛍光によ
る塩素系物質の分解が促進され分解効率が向上する。同
時に１２０〜１８０［ｎｍ］のエキシマからの蛍光を酸
素分子に照射すると図８から分かる様に波長による吸収
断面積の相違から酸素分子が分解して酸素ラジカルが水
銀ランプによって発生する酸素ラジカルの量よりも多く
の酸素ラジカルが発生する。したがって酸素ラジカルに
よる塩素系物質からの塩素引き抜き効果が向上し塩素系
物質を高効率で分解できる。

【００１５】塩素系物質を分解する分解効率を向上さ
せ、同時に酸素ラジカルによる塩素引き抜き効果による
分解効率も向上させるためには、キセノンを始め、アル
ゴン、クリプトンなどの希ガスを用いると上述のような
効果を得ることができる。

【００１６】また、本発明の塩素系物質の処理方法にお
いては、塩素系物質に、酸素雰囲気中で、キセノンのエ
キシマからの蛍光を照射し、塩素系物質を分解すること
を骨子とする。

【００１７】キセノンのエキシマからの蛍光の波長は約
１５０〜約１９５［ｎｍ］の範囲にあり、その範囲の中
で波長の上限が１８０［ｎｍ］以下のエキシマからの蛍
光を用いれば、塩素系物質を分解するエキシマからの蛍
光の量も多く光強度も強いため分解効率が非常に良くな
る。また約１５０〜約１８０［ｎｍ］の波長の光は塩素
系物質から塩素原子を引き抜く塩素引き抜き効果をもた
らす酸素ラジカルを酸素分子から高効率で発生させるこ
とができる。酸素ラジカルによる塩素引き抜き効果によ
って塩素系物質を効率よく分解することができる。

【００１８】また、本発明の塩素系物質の処理装置にお
いては、塩素系物質を導入可能な容器と、該容器内を酸
素雰囲気に保持するための酸素雰囲気保持手段と、前記
容器内に導入された塩素系物質に波長１２０〜１８０
［ｎｍ］の真空紫外光を照射するための照射手段とから
構成されることを骨子とする。

【００１９】また、本発明の塩素系物質の処理装置にお
いては、塩素系物質を導入可能な容器と、該容器内を酸
素雰囲気に保持するための酸素雰囲気保持手段と、前記
容器内に導入された塩素系物質にキセノンのエキシマか
らの蛍光を照射するための照射手段とから構成されるこ
とを骨子とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照しながら説明していく。図１（ａ）は塩素系物質の処
理方法を用いた塩素系物質の処理装置の第１実施例の断
面図で、図１（ｂ）は図１（ａ）中のＡ−Ａ´線に沿っ
て切断し矢印方向に見た断面図である。

【００２１】塩素系物質が分解される分解処理領域８を
持つ放電容器７（容器）は、その周囲に同軸円筒状に開
口円筒電極３（照射手段）を備えている。放電容器７の
内側には、真空紫外光が透過可能な円筒形状の窓４が備
えられている。開口円筒電極３の周囲には、同軸円筒状
に石英で形成される絶縁製管２が設けられている。絶縁
製管２の周囲には、同軸円筒状に高電圧円筒電極１（照
射手段）が設けられている。絶縁製管２と高電圧円筒電
極１との間には鏡面状に表面処理された面５が備えられ
ている。開口円筒電極３と絶縁製管２との間の放電空間
６にはエキシマからの蛍光波長が１２０〜１８０［ｎ
ｍ］の間に波長領域をもつ例えばキセノンが封入されて
いる。開口円筒電極３と高電圧円筒電極１とには、電源
９が接続されている。放電容器７には不図示の酸素雰囲
気保持手段が設けられている。

【００２２】高電圧円筒電極１と絶縁製管２と開口円筒
電極３と窓４と面５と放電空間６と放電容器７と分解処
理領域８と電源９と酸素雰囲気保持手段とから光分解処
理装置１０が構成されている。

【００２３】この様な構成をした光分解処理装置１０を
用いた塩素系物質の処理方法について説明する。まず、
分解処理領域８に光分解処理装置１０の外部から酸素が
注入される。酸素雰囲気中の分解処理領域８にフロンが
混入される。開口円筒電極３と高電圧円筒電極１とに接
続されている電源９から極性反転電圧が印加される。す
ると、開口円筒電極３と絶縁製管２との間の放電空間６
に誘電体障壁放電が発生する。その結果、誘電体障壁放
電によってキセノンから１７２［ｎｍ］にピーク波長を
持つスペクトルの真空紫外光（キセノンエキシマからの
蛍光）が発光する。発光した真空紫外光は、開口円筒電
極３を透過して、さらに窓４を透過していく。透過した
真空紫外光は、放電容器７内の分解処理領域８のフロ
ン、酸素などに照射される。

【００２４】この時、式（１）、式（２）の反応が順次
起こり塩素系物質の光分解が行われる。 ここで、ｈ：プランク定数，６．６２５×１０^-34 ［Ｊ
・ｓ］ ν：周波数 ｎ：整数 ＊：ラジカル原子またはラジカル分子 を表わす。

【００２５】

【化１】 ＣＣｌ₂ Ｆ₂ ＋ｈν→ＣＣｌＦ₂ ^* ＋Ｃｌ^* …（１）

【００２６】

【化２】 ＣＣｌＦ₂ ^* ＋ｈν→ＣＦ₂ ^* ＋Ｃｌ^* …（２） またキセノンエキシマからの蛍光の量は、図９に示され
るように波長がＯ₂ の吸収係数が大きくなる１７２［ｎ
ｍ］以下（斜線部Ａ）では、全キセノンエキシマからの
蛍光の量（斜線部Ａ＋斜線部Ｂ）に対して約５０［％］
も存在するので、式（３）の反応が起こり酸素が酸素ラ
ジカル（Ｏ^* ）に変換され酸素ラジカルは大幅に増加す
る。

【００２７】

【化３】Ｏ₂ ＋ｈν→２Ｏ^* …（３） さらに、式（４）、式（５）のような反応が順次起こ
り、酸素ラジカルによる塩素引き抜き作用が増加し、フ
ロンの分解を促進させている。

【００２８】

【化４】 ＣＣｌ₂ Ｆ₂ ＋Ｏ^* →ＣＣｌＦ₂ ^* ＋ＣｌＯ …（４）

【００２９】

【化５】 ＣＣｌＦ₂ ^* ＋Ｏ^* →ＣＦ₂ ^* ＋ＣｌＯ …（５） そして、光分解による反応は、式（６）、式（７）、式
（８）と続いていく。

【００３０】

【化６】 ＣＣｌＦ₂ ^* ＋Ｃｌ^* →ＣＦ₂ ^* ＋Ｃｌ₂ …（６）

【００３１】

【化７】ＣｌＯ＋Ｏ^* →Ｃｌ^* ＋Ｏ₂ …（７）

【００３２】

【化８】Ｃｌ^* ＋Ｃｌ^* →Ｃｌ₂ …（８） このようなフロン類の反応により、フロンガスが塩素ガ
スやフッ素系高分子として分解処理される。そして、最
終的にはフロンガスは一般的に式（９）の様な反応で塩
素などに分解処理される。

【００３３】

【化９】

【００３４】この様な光分解を行う塩素系物質の処理方
法では、放電空間６に封入する気体にキセノンを用いて
いる。キセノンを放電させて発光する光（キセノンエキ
シマからの蛍光）の波長は従来の水銀ランプの共鳴線１
８５［ｎｍ］と比較して、キセノンのピーク波長が１７
２［ｎｍ］と短い。キセノンエキシマからの蛍光の１８
０［ｎｍ］以下の波長の光は全キセノンエキシマからの
蛍光量の約８０［％］も存在している。したがって光吸
収断面積は水銀ランプの波長１８５［ｎｍ］の光よりも
大きくなる。

【００３５】本発明のキセノンエキシマ蛍光は従来の光
（水銀ランプ）よりも出力密度で約１４［ｍＷ／cm² ］
と大きく、発光強度も同一電力で２倍近く増加してお
り、吸収係数の増大、出力の増大で光分解によるフロン
などの塩素系物質の処理能力が大きく向上している。

【００３６】また、放電空間６に封入される気体にアル
ゴン（ピーク波長１２６［ｎｍ］）やクリプトン（ピー
ク波長１４６．７［ｎｍ］）を用いてもそれらが発光す
る光の波長が１８０［ｎｍ］よりも短い。そのためアル
ゴンやクリプトンの光吸収断面積は水銀ランプよりも大
きく塩素系物質の光分解による処理能力が向上する。

【００３７】さらに、フロンに混入される酸素に従来の
水銀ランプの波長１８５［ｎｍ］よりも短い波長の１７
２［ｎｍ］のキセノンエキシマからの蛍光（またはアル
ゴンエキシマからの蛍光、クリプトンエキシマからの蛍
光）が照射されると、急激に酸素分子の光吸収係数が１
桁以上増加し、酸素分子が分解し酸素ラジカルに変換さ
れる。従って、酸素ラジカルが多く生成されることにな
る。酸素ラジカルが多数存在すると、塩素系物質からの
塩素引き抜き効果が増加しフロンなどの分解を促進され
ることになる。

【００３８】また、絶縁製管２と複数の開口部を有する
開口円筒電極３とから誘電体障壁放電により発生した真
空紫外光は、絶縁製管２の外周が光が透過可能な材質で
構成されているため、鏡面状に処理された面５によって
反射される。するとフロンなどの塩素系物質を分解する
光の光強度がさらに大きくなり、フロンの分解処理能力
の向上が図られる。

【００３９】また開口円筒電極３の外周に石英製の円筒
を設けた構造でも良い。この様な構成にすると金属が放
電によりスパーターされなくて良くなる。またこの時開
口円筒電極３はメッシュ状（ワイヤを放電容器７の周囲
に巻き付けた状態）でも良い。この様な構成にするとコ
ストダウンに寄与する。

【００４０】次に、塩素系物質の処理方法を用いた塩素
系物質の処理装置の第２実施例の構成について図面を参
照しながら説明していく。なお、以下の各実施例におい
て第１実施例と同一構成要素には同一符号を付し、重複
する説明は省略する。

【００４１】第２実施例の特徴は、第１実施例の光分解
処理装置１０を互いに等間隔に並列に複数配置し、各光
分解処理装置１０の周囲に冷却水が流通可能な通路を設
けたことである。

【００４２】図２（ａ）は塩素系物質の処理方法を用い
た塩素系物質の処理装置の第２実施例の断面図で、図２
（ｂ）は図２（ａ）中のＡ−Ａ´線に沿って切断し矢印
方向に見た断面図である。

【００４３】ここで、図２（ａ）中実線矢印は、フロン
などの塩素系物質の流れを、破線矢印は、冷却水の流れ
をそれぞれ模式的に示している。光分解処理装置１０を
図２のように円筒形の容器内に互いに非接触に等間隔に
縦横に例えば２１個配置する。光分解処理装置１０と隣
り合う光分解処理装置１０との間には、冷却水が流通可
能な通路が設けられている。光分解処理装置１１は複数
の光分解処理装置１０を配置して構成されている。

【００４４】この様な構成をした光分解処理装置１０を
用いた塩素系物質の処理方法について説明する。分解処
理領域８に光分解処理装置１０の外部から酸素が注入さ
れる。酸素雰囲気中の分解処理領域８にフロンが混入さ
れる。開口円筒電極３と高電圧円筒電極１とに接続され
ている電源から極性反転電圧が印加されと、開口円筒電
極３と絶縁製管２との間の放電空間６に誘電体障壁放電
が発生する。その結果、誘電体障壁放電によってキセノ
ンから１７２［ｎｍ］にピーク波長を持つスペクトルの
真空紫外光（キセノンエキシマからの蛍光）が発光す
る。発光した真空紫外光は、開口円筒電極３を透過し
て、さらに窓４を透過していく。透過した真空紫外光
は、放電容器内の分解処理領域８のフロン、酸素などに
照射される。

【００４５】またキセノンエキシマからの蛍光の量は、
図９に示されるように波長が１７２［ｎｍ］以下（斜線
部Ａ）では、全キセノンエキシマからの蛍光の量（斜線
部Ａ＋斜線部Ｂ）に対して約５０［％］も存在するの
で、酸素が酸素ラジカルに変換され酸素ラジカルは大幅
に増加する。酸素ラジカルが増加すれば酸素ラジカルに
よる塩素引き抜き作用が増加し、フロンの分解を促進さ
せている。

【００４６】このようにしてフロンガスが塩素ガスやフ
ッ素系高分子として分解処理されていく。この様な光分
解を行っていく塩素系物質の処理方法では、放電空間に
封入する気体にキセノンを用いている。キセノンを放電
させて発光する光（キセノンエキシマからの蛍光）の波
長は従来の水銀ランプの共鳴線１８５［ｎｍ］と比較し
て、キセノンのピーク波長が１７２［ｎｍ］と短い。キ
セノンエキシマからの蛍光の１８０［ｎｍ］以下の波長
の光は全キセノンエキシマからの蛍光量の約８０［％］
も存在している。すると光吸収断面積は水銀ランプの波
長１８５［ｎｍ］の光よりも大きくなる。

【００４７】本発明のキセノンエキシマからの蛍光は従
来の光（水銀ランプ）よりも出力密度で約１４［ｍＷ／
cm² ］と大きく、発光強度も同一電力で２倍近く増加し
ており、吸収係数の増大、出力の増大で光分解によるフ
ロンなどの塩素系物質の処理能力が大きく向上してい
る。

【００４８】また、放電空間に封入される気体にアルゴ
ン（ピーク波長１２６［ｎｍ］）やクリプトン（ピーク
波長１４６．７［ｎｍ］）を用いてもそれらが発光する
光の波長が１８０［ｎｍ］よりも短い。そのためアルゴ
ンやクリプトンの光吸収断面積は水銀ランプよりも大き
く塩素系物質の光分解による処理能力が向上する。

【００４９】さらに、フロンに混入される酸素に従来の
水銀ランプの波長１８５［ｎｍ］よりも短い波長の１７
２［ｎｍ］のキセノンエキシマからの蛍光（またはアル
ゴンエキシマからの蛍光、クリプトンエキシマからの蛍
光）が照射されると、急激に酸素分子の光吸収係数が１
桁以上増加し、酸素分子が酸素ラジカルに変換される。
従って、酸素ラジカルが多く生成されることになる。酸
素ラジカルが多数存在すると、塩素系物質からの塩素引
き抜き効果が増加しフロンなどの分解を促進されること
になる。

【００５０】また、絶縁製管２と複数の開口部を有する
開口円筒電極３とから誘電体障壁放電により発生した真
空紫外光は、絶縁製管２の外周が光が透過可能な材質で
構成されているため、鏡面状に処理された面５によって
反射される。するとフロンなどの塩素系物質を分解する
光の光強度がさらに大きくなり、フロンの分解処理能力
の向上が図られる。

【００５１】また、冷却水が光分解処理装置１０の間を
流通し、光分解処理装置１０から発生する熱を除去して
いる。この様な光分解処理装置１１では、光分解処理装
置１０を図２のように複数設けることにより大量のフロ
ンガスなどの塩素系物質を短時間に効率良く分解するこ
とができる。

【００５２】次に、塩素系物質の処理方法を用いた塩素
系物質の処理装置の第３実施例の構成について図面を参
照しながら説明していく。第３実施例の特徴は、処理空
間内に円筒形状の金属を設けたことである。

【００５３】図３（ａ）は塩素系物質の処理方法を用い
た塩素系物質の処理装置の第３実施例の断面図で、図３
（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ´線に沿って切断し矢印方
向に見た断面図である。

【００５４】分解処理領域８を持つ放電容器７は、その
周囲に同軸円筒状に開口円筒電極３を備えている。放電
容器７の内側には、真空紫外光が透過可能な円筒形状の
窓４が備えられている。開口円筒電極３の周囲には、同
軸円筒状に石英で形成される絶縁製管２が設けられてい
る。絶縁製管２の周囲には、同軸円筒状に高電圧円筒電
極１が設けられている。絶縁製管２と高電圧円筒電極１
との間には鏡面状に表面処理された面５が備えられてい
る。開口円筒電極３と絶縁製管２との間の放電空間６に
は波長が１２０〜１８０［ｎｍ］の間に波長領域をもつ
エキシマからの蛍光を発する例えばキセノンが封入され
ている。開口円筒電極３と高電圧円筒電極１とには、電
源９が接続されている。分解処理領域８中には、円筒形
状の金属のパイプ４０が挿入されている。

【００５５】この様に高電圧円筒電極１と絶縁製管２と
開口円筒電極３と窓４と面５と放電空間６と放電容器７
と分解処理領域８と電源９と金属パイプ４０とから光分
解処理装置１１が構成されている。

【００５６】この様な構成をした光分解処理装置１１の
塩素系物質の処理方法について説明していく。分解処理
領域８に光分解処理装置１１外部から酸素を入れる。酸
素雰囲気中の分解処理領域８にフロンを混入させる。開
口円筒電極３と高電圧円筒電極１とに接続されている電
源９から極性反転電圧が印加される。すると、開口円筒
電極３と絶縁製管２との間の放電空間６に誘電体障壁放
電が発生する。その結果、誘電体障壁放電によってキセ
ノンから発光する光（キセノンのエキシマからの蛍光）
に１７２［ｎｍ］にピーク波長を持つスペクトルの真空
紫外光が発光する。発光した真空紫外光は、開口円筒電
極３を透過して、さらに窓４を透過する。透過した真空
紫外光は、放電容器７内の分解処理領域８のフロン、酸
素などに照射され光分解を起こす。

【００５７】すると、図９に示されるようにキセノンエ
キシマからの蛍光の１７２［ｎｍ］以下（斜線部Ａ）の
波長の光の量は、全キセノンエキシマからの蛍光の量
（斜線部Ａ＋斜線部Ｂ）に対して約５０［％］も存在す
るので、酸素が酸素ラジカルに変換され、酸素ラジカル
が大幅に増加する。

【００５８】この酸素ラジカルによりフロンガス中の塩
素を塩素引き抜き作用によって引き抜き、フロンの分解
がより促進される。この様な光分解によるフロン類の反
応によって、フロンガスが最終的に塩素ガスやフッ素系
高分子として分解処理される。

【００５９】この様な光分解を行っていく塩素系物質の
処理方法では、放電空間６に封入する気体にキセノンを
用いている。キセノンを放電させて発光する光（キセノ
ンエキシマからの蛍光）の波長は従来の水銀ランプの共
鳴線１８５［ｎｍ］と比較して、キセノンのピーク波長
が１７２［ｎｍ］と短い。キセノンエキシマからの蛍光
の１８０［ｎｍ］以下の波長の光は全キセノンエキシマ
からの蛍光量の約８０［％］も存在している。するとキ
セノンの光吸収断面積は水銀ランプの波長の光よりも大
きくなる。

【００６０】本発明のキセノンエキシマからの蛍光は従
来の光（水銀ランプ）よりも出力密度で約１４［ｍＷ／
cm² ］と大きく、発光強度も同一電力で２倍近く増加し
ており、吸収係数の増大、出力の増大で光分解によるフ
ロンなどの塩素系物質の処理能力が大きく向上してい
る。

【００６１】また、放電空間６に封入される気体にアル
ゴン（ピーク波長１２６［ｎｍ］）やクリプトン（ピー
ク波長１４６．７［ｎｍ］）を用いてもそれらが発光す
る光の波長が１８０［ｎｍ］よりも短い。そのためアル
ゴンやクリプトンによる光吸収断面積は水銀ランプによ
る光吸収断面積よりも大きくなり塩素系物質の光分解に
よる処理能力が向上する。

【００６２】さらに、フロンに混入される酸素に従来の
水銀ランプの波長１８５［ｎｍ］よりも短い波長の１７
２［ｎｍ］のキセノンエキシマからの蛍光（またはアル
ゴンエキシマからの蛍光、クリプトンエキシマからの蛍
光）が照射されると、急激に酸素分子の光吸収係数が１
桁以上増加し、酸素分子が酸素ラジカルに変換される。
従って、酸素ラジカルが多く生成されることになる。酸
素ラジカルが多数存在すると、塩素系物質からの塩素引
き抜き効果が増加しフロンの分解を促進することにな
る。

【００６３】また、絶縁製管２と複数の開口部を有する
開口円筒電極３とから誘電体障壁放電により発生した真
空紫外光は、絶縁製管２の外周が光が透過可能な材質で
構成されているため、鏡面状に処理された面５によって
反射される。すると、フロンなどの塩素系物質を分解す
る光の光強度がさらに大きくなり、フロンの分解処理能
力の向上が図られる。

【００６４】また、分解処理領域８内のフロンガスに、
分解処理領域８周囲から均一に真空紫外光が照射される
ため、パイプ４０を設けることによって放電容器７の表
層部と中心部での真空紫外光の照射によるフロンガスの
分解にむらがなくなり、フロンの分解効率を向上させて
いる。

【００６５】パイプ４０は、中空部分に水などの冷却材
を流通させ、光分解処理装置１１を冷却することが可能
であり、光分解処理装置１１の冷却効果もある。次に、
塩素系物質の処理方法を用いた塩素系物質の処理装置の
第４実施例の構成について図面を参照しながら説明して
いく。

【００６６】第４実施例の特徴は、分解処理領域が放電
空間の外側に設けられていることである。図４（ａ）は
塩素系物質の処理方法を用いた塩素系物質の処理装置の
第４実施例の断面図で、図４（ｂ）は図４（ａ）中のＡ
−Ａ´線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。

【００６７】円筒状の高電圧円筒電極５１の周囲に、光
の反射が可能な鏡面状に表面処理された面５２が同軸円
筒状に設けられている。その周囲に石英で形成される絶
縁製管５３が面５２と同軸円筒状に設けられている。そ
の周囲に開口円筒電極５５が、絶縁製管５３と同軸円筒
状に備えられている。絶縁製管５３と開口円筒電極５５
との間に波長が１２０〜１８０［ｎｍ］の間に波長領域
をもつエキシマからの蛍光を発する例えばキセノンが封
入された放電空間５４が設けられている。開口円筒電極
５５と高電圧円筒電極５１とには、電源５６が接続され
ている。開口円筒電極５５の周囲には、開口円筒電極５
５と同軸円筒状に真空紫外光が透過可能な円筒形状の窓
５７が設けられている。窓５７の周囲には、外壁５９が
窓５７と同軸円筒状に設けられている。窓５７と外壁５
９との間には、分解処理領域５８が設けられている。

【００６８】この様な高電圧円筒電極５１と面５２と絶
縁製管５３と放電空間５４と開口円筒電極５５と電源５
６と窓５７と分解処理領域５８と外壁５９とから光分解
処理装置５０が構成されている。

【００６９】この様な構成をした光分解処理装置５０の
塩素系物質の処理方法について説明していく。まず、分
解処理領域５８に光分解処理装置５０の外部から酸素を
注入する。酸素雰囲気中の分解処理領域５８にフロンを
混入させる。開口円筒電極５５と高電圧円筒電極５１と
に接続されている電源５６から極性反転電圧またはパル
ス電圧が印加される。すると、開口円筒電極５５と絶縁
製管５３との間の放電空間５４に誘電体障壁放電が発生
する。その結果、誘電体障壁放電によってキセノンから
１７２［ｎｍ］にピーク波長を持つスペクトルの真空紫
外光（キセノンのエキシマからの蛍光）が発光する。発
光した真空紫外光は、開口円筒電極５５を透過して、さ
らに窓５７を透過する。透過した真空紫外光は、外壁５
９内側の分解処理領域５８のフロン、酸素などに照射さ
れ光分解を起こす。

【００７０】図９に示されるようにキセノンエキシマか
らの蛍光の１７２［ｎｍ］以下の波長の量（斜線部Ａ）
は、全キセノンエキシマからの蛍光の量（斜線部Ａ＋斜
線部Ｂ）に対して約５０［％］も存在する。そのため、
酸素が酸素ラジカルに変換され、酸素ラジカルが大幅に
増加する。

【００７１】この酸素ラジカルによりフロンガス中の塩
素を塩素引き抜き作用によって引き抜きフロンの分解を
促進させる。この様な光分解によるフロン類の反応によ
って、フロンガスが最終的に塩素ガスやフッ素系高分子
として分解処理される。

【００７２】この様な光分解を行っていく塩素系物質の
処理方法では、放電空間５４に封入する気体にキセノン
を用いている。キセノンを放電させて発光する光（キセ
ノンエキシマからの蛍光）の波長は従来の水銀ランプの
共鳴線１８５［ｎｍ］と比較して、キセノンのピーク波
長が１７２［ｎｍ］と短い。キセノンエキシマからの蛍
光の１８０［ｎｍ］以下の波長の光は全キセノンエキシ
マからの蛍光量の約８０［％］も存在している。すると
キセノンの光吸収断面積は水銀ランプの波長の光の光吸
収断面積よりも大きくなる。

【００７３】本発明のキセノンエキシマからの蛍光は従
来の光（水銀ランプ）よりも出力密度で約１４［ｍＷ／
cm² ］と大きく、発光強度も同一電力で２倍近く増加し
ており、吸収係数の増大、出力の増大で光分解によるフ
ロンなどの塩素系物質の処理能力が大きく向上してい
る。

【００７４】また、放電空間５４に封入される気体にア
ルゴン（ピーク波長１２６［ｎｍ］）やクリプトン（ピ
ーク波長１４６．７［ｎｍ］）を用いてもそれらが発光
する光の波長が１８５［ｎｍ］よりも短い。そのためア
ルゴンやクリプトンの光吸収断面積は水銀ランプよりも
大きく塩素系物質の光分解による処理能力が向上する。
さらに、フロンに混入される酸素に従来の水銀ランプ
の波長１８５［ｎｍ］よりも短い波長の１７２［ｎｍ］
のキセノンエキシマからの蛍光（またはアルゴンエキシ
マからの蛍光、クリプトンエキシマからの蛍光）が照射
されると、急激に酸素分子の光吸収係数が１桁以上増加
し、酸素分子が酸素ラジカルに変換される。従って、酸
素ラジカルが多く生成されることになる。酸素ラジカル
が多数存在すると、塩素系物質からの塩素引き抜き効果
が増加しフロンの分解を促進することになる。

【００７５】また、絶縁製管５３と複数の開口部を有す
る開口円筒電極５５とから誘電体障壁放電により発生し
た真空紫外光は、絶縁製管５３の外周が光が透過可能な
材質で構成されているため、鏡面状に処理された面５２
によって反射される。すると、フロンなどの塩素系物質
を分解する光の光強度がさらに大きくなり、フロンの分
解処理能力の向上が図られる。

【００７６】また、放電空間５４の外側に分解処理領域
５８があり、その内側に設けられるフロンガスには、フ
ロンガスの周囲から均一に真空紫外光が照射されるた
め、フロンガスの分解にむらがなくなりフロンの分解効
率が向上する。

【００７７】高電圧円筒電極５１の形状は中空円筒形状
でもよく、中空部分に水などの冷却材を流通させて光分
解処理装置５０を冷却することも可能である。次に、塩
素系物質の処理方法を用いた塩素系物質の処理装置の第
５実施例の構成について図面を参照しながら説明してい
く。

【００７８】第５実施例の特徴は、電極の形状が平板状
に形成されていることである。図５（ａ）は塩素系物質
の処理方法を用いた塩素系物質の処理装置の第５実施例
の断面図で、図５（ｂ）は塩素系物質の処理方法を用い
た塩素系物質の処理装置の第５実施例に係る開口電極の
拡大図である。

【００７９】電極板２１の周囲に石英からなる絶縁物２
２が設けられている。絶縁物２２の表面には、光を十分
反射させるために鏡面状処理がされている。電極板２１
と絶縁物２２とから高電圧電極３０が構成されている。
高電圧電極３０と任意の距離を隔てて開口電極２４が平
行関係に設置されている。開口電極２４と任意の距離を
隔てて石英製の窓板２６が設置されている。この窓板２
６と任意の距離を隔てて、石英製の別の窓板２６が互い
に向き合うように設置されている。窓板２６同士の間に
は、フロンなどの塩素系物質が封入されている分解処理
領域２７が設けられている。窓板２６と任意の距離を隔
てて、開口電極２４が設置されている。開口電極２４と
任意の距離を隔てて、高電圧電極３０が設けられてい
る。また各開口電極２４の隣り合う放電空間２３側の表
面に石英からなる板を具備しても良い。

【００８０】上述のような構成を、高電圧電極３０を中
心軸として対象に配置し、処理装置３１を構成する。こ
れら高電圧電極３０と窓板２６と開口電極２４は、支持
台２８に支持され配置されている。各開口電極２４は接
地され、また各高電圧電極３０は電気的に接続し、電源
２９が接続される。高電圧電極３０と開口電極２４との
間は、放電空間２３である。放電空間２３には波長が１
２０〜１８０［ｎｍ］の間に波長領域をもつエキシマか
らの蛍光を発する例えばキセノンが封入されている。

【００８１】図５（ｂ）は開口電極２４と支持台２８と
の構成を示しており、矢印はキセノンの流れ方向を示
す。高電圧電極３０（電極板２１と絶縁物２２）と放電
空間２３と開口電極２４と窓板２６と支持台２８と電源
２９とから光分解処理装置３１が構成されている。

【００８２】この様な構成をした光分解処理装置３１の
塩素系物質の処理方法について説明する。極性反転の高
電圧が高電圧電極３０と開口電極２４とに印加される。
放電空間２３に誘電体障壁放電が起こり、放電空間２３
に封入されたキセノンがエキシマからの蛍光を作る。キ
セノンエキシマからの蛍光が分解処理領域２７の両側の
窓板２６から照射されてフロンガスが分解される。

【００８３】この様な光分解を行う塩素系物質の処理方
法では、放電空間２３に封入する気体にキセノンを用い
ている。キセノンを放電させて発光する光（キセノンエ
キシマからの蛍光）の波長は従来の水銀ランプの共鳴線
１８５［ｎｍ］と比較して、キセノンのピーク波長が１
７２［ｎｍ］と短い。キセノンエキシマからの蛍光の１
８０［ｎｍ］以下の波長の光は全キセノンエキシマから
の蛍光量の約８０［％］も存在している。したがってキ
セノンの光吸収断面積は水銀ランプの波長の光の光吸収
断面積よりも大きい。

【００８４】本発明のキセノンエキシマからの蛍光は従
来の光（水銀ランプ）よりも出力密度で約１４［ｍＷ／
cm² ］と大きく、発光強度も同一電力で２倍近く増加し
ており、吸収係数の増大、出力の増大で光分解によるフ
ロンなどの塩素系物質の処理能力が大きく向上してい
る。

【００８５】また、放電空間２３に封入される気体にア
ルゴン（ピーク波長１２６［ｎｍ］）やクリプトン（ピ
ーク波長１４６．７［ｎｍ］）を用いてもそれらが発光
する光の波長が１８５［ｎｍ］よりも短い。そのためア
ルゴンやクリプトンの光吸収断面積は水銀ランプよりも
大きくなり塩素系物質の光分解による処理能力が向上す
る。

【００８６】さらに、フロンに混入される酸素に従来の
水銀ランプの波長１８５［ｎｍ］よりも短い波長の１７
２［ｎｍ］のキセノンエキシマからの蛍光（またはアル
ゴンエキシマからの蛍光、クリプトンエキシマからの蛍
光）が照射されると、急激に酸素分子の光吸収係数が１
桁以上増加し、酸素分子が酸素ラジカルに変換される。
従って、酸素ラジカルが多く生成されることになる。酸
素ラジカルが多数存在すると、塩素系物質からの塩素引
き抜き効果が増加しフロンの分解を促進することにな
る。

【００８７】また、絶縁物２２と複数の開口部を有する
開口円筒電極３０とから誘電体障壁放電により発生した
真空紫外光は、窓板２６が光を透過可能な材質で構成さ
れているため、鏡面状に処理された電極板２１によって
反射される。すると、フロンなどの塩素系物質を分解す
る光の光強度がさらに大きくなり、フロンの分解処理能
力の向上が図られる。

【００８８】また、電極の形状が平板状であるためフロ
ンに照射するエキシマからの蛍光の照度分布が均一にな
るため、効率よくフロンが光分解できる。次に、塩素系
物質の処理方法を用いた塩素系物質の処理装置の第６実
施例の構成について図面を参照しながら説明していく。

【００８９】なお、第５実施例と同一構成要素には同一
符号を付し、重複する説明を省略する。第６実施例の特
徴は、第５実施例の光分解処理装置３１を縦横に複数並
べ隣り合う縦方向の光分解処理装置３１の間には冷却通
路を設けたことである。

【００９０】図６（ａ）は塩素系物質の処理方法を用い
た塩素系物質の処理装置の第６実施例の断面図で、図６
（ｂ）は図６（ａ）中のＡ−Ａ´線に沿って切断し矢印
方向に見た断面図である。ここで、図６（ａ）中実線矢
印はフロンなどの塩素系有害物質の流れを、破線矢印は
冷却水の流れをそれぞれ模式的に示している。

【００９１】光分解処理装置３１を例えば直方体形の容
器内に例えば４列配置する。光分解処理装置３１と縦方
向に隣り合う光分解処理装置３１との間には、水などの
冷却材が流通可能な通路４１が設けられている。

【００９２】複数の光分解処理装置３１と通路４１とか
ら光分解処理装置４２が構成されている。この様な光分
解を行っていく塩素系物質の処理方法では、光分解処理
装置３１の放電空間に封入する気体にキセノンを用いて
いる。キセノンを放電させて発光する光（キセノンエキ
シマからの蛍光）の波長は従来の水銀ランプの共鳴線１
８５［ｎｍ］と比較して、キセノンのピーク波長が１７
２［ｎｍ］と短い。キセノンエキシマからの蛍光の１８
０［ｎｍ］以下の波長の光は全キセノンエキシマからの
蛍光量の約８０［％］も存在している。するとキセノン
の光吸収断面積は水銀ランプの波長の光の光吸収断面積
よりも大きくなる。

【００９３】本発明のキセノンエキシマからの蛍光は従
来の光（水銀ランプ）よりも出力密度で約１４［ｍＷ／
cm² ］と大きく、発光強度も同一電力で２倍近く増加し
ており、吸収係数の増大、出力の増大で光分解によるフ
ロンなどの塩素系物質の処理能力が大きく向上してい
る。

【００９４】また、放電空間に封入される気体にアルゴ
ン（ピーク波長１２６［ｎｍ］）やクリプトン（ピーク
波長１４６．７［ｎｍ］）を用いてもそれらが発光する
光の波長が１８５［ｎｍ］よりも短い。そのためアルゴ
ンやクリプトンの光吸収断面積は水銀ランプよりも大き
くなり塩素系物質の光分解による処理能力が向上する。
さらに、フロンに混入される酸素に従来の水銀ランプ
の波長１８５［ｎｍ］よりも短い波長の１７２［ｎｍ］
のキセノンエキシマからの蛍光（またはアルゴンエキシ
マからの蛍光、クリプトンエキシマからの蛍光）が照射
されると、急激に酸素分子の光吸収係数が１桁以上増加
し、酸素分子が酸素ラジカルに変換される。従って、酸
素ラジカルが多く生成されることになる。酸素ラジカル
が多数存在すると、塩素系物質からの塩素引き抜き効果
が増加しフロンの分解を促進することになる。

【００９５】また、電極の形状が平板状であるためフロ
ンに照射するエキシマ蛍光の照度分布が均一になるた
め、効率よくフロンが光分解できる。また、冷却水が光
分解処理装置３１の間の通路４１を流通し、光分解処理
装置３１から発生する熱を奪い冷却している。

【００９６】この様な動作をする光分解処理装置４２で
は、大量のフロンガスなどの塩素系物質を短時間に効率
良く分解することができる。なお、本発明は上記実施例
に限定されず、その主旨を逸脱しない範囲で種々変形し
て実施できることはいうまでもない。例えば、開口円筒
電極の周囲には、絶縁物が被膜されていても良い。また
塩素系物質の処理方法を用いた光分解処理装置は、少な
くとも塩素系物質を分解することができれば、その装置
を構成している光分解処理装置の配置や個数、形状、冷
却水などの冷却材の有無は限定されない。またパイプ
は、少なくとも分解処理領域の容積を小さくすれば良
い。またパイプは、ガラスから構成されていても良く、
その形状、個数、材質は何でも良い。また窓の材質は、
石英の透過波長よりもさらに短い波長のエキシマ蛍光
（真空紫外光）を利用するために、フッ化マグネシウ
ム、フッ化カルシウムなどを用いても良い。また塩素系
物質の処理方法を活用するための例としてフロンをあげ
ているが、同様に塩素を含んだトリクロロエチレンを酸
素雰囲気中の分解処理領域に封入して光分解させること
も可能である。

【００９７】

【発明の効果】上記の様な構成により本発明は、フロン
などの塩素系物質の除去あるいは分解による無害化を高
い除去率、分解率で安定に効果的に行うことが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の塩素系物質の処理方法を用いた塩素
系物質の処理装置の第１実施例の断面図

【図２】 本発明の塩素系物質の処理方法を用いた塩素
系物質の処理装置の第２実施例の断面図

【図３】 本発明の塩素系物質の処理方法を用いた塩素
系物質の処理装置の第３実施例の断面図

【図４】 本発明の塩素系物質の処理方法を用いた塩素
系物質の処理装置の第４実施例の断面図

【図５】 本発明の塩素系物質の処理方法を用いた塩素
系物質の処理装置の第５実施例の側面図

【図６】 本発明の塩素系物質の処理方法を用いた塩素
系物質の処理装置の第６実施例の断面図

【図７】 波長に対する各種フロン類の光吸収断面積の
関係を示したグラフ

【図８】 波長に対する酸素分子の吸収係数の関係を示
したグラフ

【図９】 各希ガスの波長に対するエキシマからの発光
スペクトルを示したグラフ

【図１０】 従来の塩素系物質の処理方法を用いた塩素
系物質の処理装置の断面図

【符号の説明】

１、５１ 高電圧円筒電極 ２、５３ 絶縁製管 ３、５５ 開口円筒電極 ４、５７ 窓 ５、５２ 面 ６、２３、５４ 放電空間 ７ 放電容器 ８、２７、５８ 分解処理領域 ９、２９、５６ 電源 １０、１１、３１、４２、５０ 光分解処理装置 ２１ 電極板 ２２ 絶縁物 ２４ 開口電極 ２６ 窓板 ２８ 支持台 ３０ 高電圧電極 ４０ パイプ ４１ 通路 ５９ 外壁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】塩素系物質に、酸素雰囲気中で、波長１２
   ０〜１８０［ｎｍ］の真空紫外光を照射し、塩素系物質
   を分解することを特徴とする塩素系物質の処理方法。
2. 【請求項２】塩素系物質に、酸素雰囲気中で、キセノン
   のエキシマからの蛍光を照射し、塩素系物質を分解する
   ことを特徴とする塩素系物質の処理方法。
3. 【請求項３】塩素系物質を導入可能な容器と、該容器内
   を酸素雰囲気に保持するための酸素雰囲気保持手段と、
   前記容器内に導入された塩素系物質に波長１２０〜１８
   ０［ｎｍ］の真空紫外光を照射するための照射手段とか
   ら構成されることを特徴とする塩素系物質の処理装置。
4. 【請求項４】塩素系物質を導入可能な容器と、該容器内
   を酸素雰囲気に保持するための酸素雰囲気保持手段と、
   前記容器内に導入された塩素系物質にキセノンのエキシ
   マからの蛍光を照射するための照射手段とから構成され
   ることを特徴とする塩素系物質の処理装置。