JP2001332399A - プラズマ発生装置及びこれを用いた表面清掃方法 - Google Patents
プラズマ発生装置及びこれを用いた表面清掃方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電極およびその周辺の温度を高温プラズマ流
が常時正常に生成されるとともに、電極の過熱の発生に
よる焼損を回避できる適正温度に保持できるプラズマ発
生装置及びこれを用いた表面清掃方法を提供する。 【解決手段】 陰極の電極と、該電極を囲み作動流体室
が内部に形成された陽極のノズルとの間に発生させたア
ークにより作動流体を媒体としてプラズマ流を生成する
プラズマ発生装置において、ノズルの外部に水蒸気発生
装置を設け、ノズルの内部には、水蒸気発生装置で生成
された水蒸気を作動流体室に導く水蒸気通路を設けてな
ることを特徴とする。また、前記プラズマ発生装置を、
被清掃表面に近接させて、プラズマ流を前記被清掃表面
に吹き付け、該表面に付着した異物を除去する。
が常時正常に生成されるとともに、電極の過熱の発生に
よる焼損を回避できる適正温度に保持できるプラズマ発
生装置及びこれを用いた表面清掃方法を提供する。 【解決手段】 陰極の電極と、該電極を囲み作動流体室
が内部に形成された陽極のノズルとの間に発生させたア
ークにより作動流体を媒体としてプラズマ流を生成する
プラズマ発生装置において、ノズルの外部に水蒸気発生
装置を設け、ノズルの内部には、水蒸気発生装置で生成
された水蒸気を作動流体室に導く水蒸気通路を設けてな
ることを特徴とする。また、前記プラズマ発生装置を、
被清掃表面に近接させて、プラズマ流を前記被清掃表面
に吹き付け、該表面に付着した異物を除去する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ごみ処理設備用溶
融炉、スクラップ溶解炉、材料の加熱切断装置等に使用
され、陰極に保持された電極と陽極に保持されたノズル
との間にアーク放電を発生させ、該アーク放電により作
動流体を媒体としてプラズマ流を生成するプラズマ発生
装置及び該プラズマ発生装置を用いての表面清掃方法に
関する。
融炉、スクラップ溶解炉、材料の加熱切断装置等に使用
され、陰極に保持された電極と陽極に保持されたノズル
との間にアーク放電を発生させ、該アーク放電により作
動流体を媒体としてプラズマ流を生成するプラズマ発生
装置及び該プラズマ発生装置を用いての表面清掃方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】ごみ処理設備の灰溶融炉、スクラップ溶
解炉や材料の加熱切断装置に、近年多く使用されている
プラズマ発生装置は、陰極に保持された電極と陽極に保
持されたノズルとの間に生成されるアーク放電部の周囲
をガス流あるいは液体流で冷却することにより、エネル
ギー密度が著しく増大した高温のガス流即ちプラズマ流
を生成するものである。図５はごみ処理設備の灰溶融
炉、スクラップ溶解炉に用いられているプラズマ発生装
置１００の１例を示す。同図において、１は該プラズマ
発生装置１００のノズル、２は該ノズル１の中心部に設
けられた電極で、該ノズル１が陽極、電極２が陰極に保
持されている。５３は前記電極２の周囲に形成されたガ
ス通路、４は該ガス通路５３の外側に隔壁０５３を隔て
て形成された冷却水室、５４は前記ノズル１中心部の電
極２上部に形成された中央室である。
解炉や材料の加熱切断装置に、近年多く使用されている
プラズマ発生装置は、陰極に保持された電極と陽極に保
持されたノズルとの間に生成されるアーク放電部の周囲
をガス流あるいは液体流で冷却することにより、エネル
ギー密度が著しく増大した高温のガス流即ちプラズマ流
を生成するものである。図５はごみ処理設備の灰溶融
炉、スクラップ溶解炉に用いられているプラズマ発生装
置１００の１例を示す。同図において、１は該プラズマ
発生装置１００のノズル、２は該ノズル１の中心部に設
けられた電極で、該ノズル１が陽極、電極２が陰極に保
持されている。５３は前記電極２の周囲に形成されたガ
ス通路、４は該ガス通路５３の外側に隔壁０５３を隔て
て形成された冷却水室、５４は前記ノズル１中心部の電
極２上部に形成された中央室である。
【０００３】３は前記ノズル１（陽極）と電極２（陰
極）との間に高周波放電を生起させる直流電源装置で該
ノズル１（陽極）及び電極２（陰極）に結線されてい
る。５１はアーク放電部を冷却する窒素、アルゴン等の
作動ガスを生成する作動ガス源で、作動ガス管５２によ
り前記ノズル１内のガス通路５３に接続されている。５
は前記ノズル１を冷却するための冷却水を供給（あるい
は貯蔵）するための冷却水供給源で、該冷却水供給源５
は水入口管６及び水戻り管７を介して前記ノズル１の冷
却水室４に接続されて、冷却水の循環路を構成してい
る。該水入口管６には冷却水を循環させるための水ポン
プ８及び水入口管６を開閉する水バルブ９が配設されて
いる。また、前記中央室５４には冷却用の水、あるいは
非冷却の場合は空気が存する空間となっている。
極）との間に高周波放電を生起させる直流電源装置で該
ノズル１（陽極）及び電極２（陰極）に結線されてい
る。５１はアーク放電部を冷却する窒素、アルゴン等の
作動ガスを生成する作動ガス源で、作動ガス管５２によ
り前記ノズル１内のガス通路５３に接続されている。５
は前記ノズル１を冷却するための冷却水を供給（あるい
は貯蔵）するための冷却水供給源で、該冷却水供給源５
は水入口管６及び水戻り管７を介して前記ノズル１の冷
却水室４に接続されて、冷却水の循環路を構成してい
る。該水入口管６には冷却水を循環させるための水ポン
プ８及び水入口管６を開閉する水バルブ９が配設されて
いる。また、前記中央室５４には冷却用の水、あるいは
非冷却の場合は空気が存する空間となっている。
【０００４】かかるプラズマ発生装置１００において、
前記直流電源装置３から印加される高周波高電圧によ
り、ノズル１（陽極）と電極２（陰極）との間にアーク
放電が発生し、このアーク放電空間にあるガス通路５３
に前記作動ガス源５１からの作動ガス源を通すことによ
り高温のプラズマ流１０１が生成され、ノズル噴口１ａ
からノズル外部に噴出せしめられる。この高温プラズマ
流１０１を溶融炉内、スクラップ溶解炉内、に供給され
てくる灰スクラップの表面に連続的に放射することによ
り、灰スクラップを溶融せしめる。また、実用化されて
いないが、作動ガスを水蒸気とする事例がある。
前記直流電源装置３から印加される高周波高電圧によ
り、ノズル１（陽極）と電極２（陰極）との間にアーク
放電が発生し、このアーク放電空間にあるガス通路５３
に前記作動ガス源５１からの作動ガス源を通すことによ
り高温のプラズマ流１０１が生成され、ノズル噴口１ａ
からノズル外部に噴出せしめられる。この高温プラズマ
流１０１を溶融炉内、スクラップ溶解炉内、に供給され
てくる灰スクラップの表面に連続的に放射することによ
り、灰スクラップを溶融せしめる。また、実用化されて
いないが、作動ガスを水蒸気とする事例がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示されるような、従来の、作動ガスに水蒸気を用いるプ
ラズマ発生装置にあっては、次のような問題点を有して
いる。即ち、前記のようなアーク放電がなされる電極２
の周辺はきわめて高温になるため、前記ガス通路５３の
外側に隔壁０５３を隔てて形成された冷却水室４内に冷
却水を供給して該高温部を冷却しているが、かかる冷却
を行っても電極２が過熱し、これが焼損を起こすことが
多々ある。かかる電極２の焼損を回避するため、電極２
の上部に形成された中央室５４内に冷却水を導入して、
前記電極２およびその周辺を冷却する手段が用いられて
いる。しかしながら、かかる手段による場合は、冷却水
による冷却度が過大になると、電極２の周辺の温度が過
小となって、作動ガスの結露生成等により、プラズマ流
が発生しなくなることがある。
示されるような、従来の、作動ガスに水蒸気を用いるプ
ラズマ発生装置にあっては、次のような問題点を有して
いる。即ち、前記のようなアーク放電がなされる電極２
の周辺はきわめて高温になるため、前記ガス通路５３の
外側に隔壁０５３を隔てて形成された冷却水室４内に冷
却水を供給して該高温部を冷却しているが、かかる冷却
を行っても電極２が過熱し、これが焼損を起こすことが
多々ある。かかる電極２の焼損を回避するため、電極２
の上部に形成された中央室５４内に冷却水を導入して、
前記電極２およびその周辺を冷却する手段が用いられて
いる。しかしながら、かかる手段による場合は、冷却水
による冷却度が過大になると、電極２の周辺の温度が過
小となって、作動ガスの結露生成等により、プラズマ流
が発生しなくなることがある。
【０００６】また、前記のような電極２の過熱による焼
損を回避可能な手段として、特開平２−２０５２７０号
の技術が提案されている。かかる発明においては、ノズ
ル内の冷却水通路内に冷却水を導入し該ノズルの熱によ
り沸騰点まで加熱して水蒸気を発生させ、該水蒸気をア
ーク放電空間内に噴出させて該水蒸気を作動ガスとする
高温プラズマ流を生成している。しかしながら、かかる
発明の手段においては、ノズル自体の温度により水を加
熱して水蒸気を発生させているため、ノズル温度が低く
なった場合には水蒸気を発生が充分になされず、あるい
は結露を生じてプラズマ流が発生しなくなるという不具
合の発生をみる。
損を回避可能な手段として、特開平２−２０５２７０号
の技術が提案されている。かかる発明においては、ノズ
ル内の冷却水通路内に冷却水を導入し該ノズルの熱によ
り沸騰点まで加熱して水蒸気を発生させ、該水蒸気をア
ーク放電空間内に噴出させて該水蒸気を作動ガスとする
高温プラズマ流を生成している。しかしながら、かかる
発明の手段においては、ノズル自体の温度により水を加
熱して水蒸気を発生させているため、ノズル温度が低く
なった場合には水蒸気を発生が充分になされず、あるい
は結露を生じてプラズマ流が発生しなくなるという不具
合の発生をみる。
【０００７】本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、電
極およびその周辺の温度を高温プラズマ流が常時正常に
生成されるとともに、電極の過熱の発生による焼損を回
避できる適正温度に保持できるプラズマ発生装置及びこ
れを用いた表面清掃方法を提供することを目的とする。
極およびその周辺の温度を高温プラズマ流が常時正常に
生成されるとともに、電極の過熱の発生による焼損を回
避できる適正温度に保持できるプラズマ発生装置及びこ
れを用いた表面清掃方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するため、請求項１記載の発明として、陰極に保持さ
れた電極と、該電極を囲み作動流体が流動する作動流体
室が内部に形成されて陽極に保持されたノズルとの間に
アークを発生させ、該アークにより前記作動流体を媒体
としてプラズマ流を生成するプラズマ発生装置におい
て、前記ノズルの外部に水蒸気を発生させる水蒸気発生
装置を設け、前記ノズルの内部には、前記水蒸気発生装
置に接続され該水蒸気発生装置で生成された水蒸気を前
記作動流体室に導く水蒸気通路を設けてなることを特徴
とするプラズマ発生装置を提案する。
決するため、請求項１記載の発明として、陰極に保持さ
れた電極と、該電極を囲み作動流体が流動する作動流体
室が内部に形成されて陽極に保持されたノズルとの間に
アークを発生させ、該アークにより前記作動流体を媒体
としてプラズマ流を生成するプラズマ発生装置におい
て、前記ノズルの外部に水蒸気を発生させる水蒸気発生
装置を設け、前記ノズルの内部には、前記水蒸気発生装
置に接続され該水蒸気発生装置で生成された水蒸気を前
記作動流体室に導く水蒸気通路を設けてなることを特徴
とするプラズマ発生装置を提案する。
【０００９】請求項２記載の発明は、前記プラズマ発生
装置の具体的構成の第１例に係り、請求項1において、
前記水蒸気通路は前記ノズル中心部近傍の、前記電極の
上流側部位に設けられるとともに、前記ノズルには前記
水蒸気通路に連通され水蒸気を前記電極の直上流に流出
せしめる水蒸気穴を設けてなることを特徴とする。
装置の具体的構成の第１例に係り、請求項1において、
前記水蒸気通路は前記ノズル中心部近傍の、前記電極の
上流側部位に設けられるとともに、前記ノズルには前記
水蒸気通路に連通され水蒸気を前記電極の直上流に流出
せしめる水蒸気穴を設けてなることを特徴とする。
【００１０】請求項３記載の発明は、前記プラズマ発生
装置の具体的構成の第２例に係り、請求項1において、
前記ノズルの、前記作動流体室の外側に該作動流体室と
隔壁を隔てて冷却水が通流する水冷却室を設けるととも
に、該水冷却室からの冷却水戻り通路に前記作動流体室
に供給された水蒸気の一部を還流させるように構成した
ことを特徴とする。尚、前記水蒸気の一部を前記冷却水
と合流しないで水蒸気の戻りラインを別に設置すること
も可能である。
装置の具体的構成の第２例に係り、請求項1において、
前記ノズルの、前記作動流体室の外側に該作動流体室と
隔壁を隔てて冷却水が通流する水冷却室を設けるととも
に、該水冷却室からの冷却水戻り通路に前記作動流体室
に供給された水蒸気の一部を還流させるように構成した
ことを特徴とする。尚、前記水蒸気の一部を前記冷却水
と合流しないで水蒸気の戻りラインを別に設置すること
も可能である。
【００１１】かかる発明によれば、アーク熱により高温
化されている作動流体室内に、前記水蒸気通路を経て水
蒸気穴側から水蒸気を導入することにより、アーク放電
空間に水蒸気のプラズマ流が生成され、ノズルの噴口か
らノズル外部に噴出せしめられ、この高温プラズマ流は
溶融炉内の灰スクラップ溶解炉内のスクラップ溶融等に
供せられる。
化されている作動流体室内に、前記水蒸気通路を経て水
蒸気穴側から水蒸気を導入することにより、アーク放電
空間に水蒸気のプラズマ流が生成され、ノズルの噴口か
らノズル外部に噴出せしめられ、この高温プラズマ流は
溶融炉内の灰スクラップ溶解炉内のスクラップ溶融等に
供せられる。
【００１２】従ってかかる発明によれば、ノズル中心部
近傍に設けられた水蒸気通路に水蒸気を通しこれを水蒸
気穴から電極の周囲の作動流体室内に噴出せしめている
ので、アーク放電により高温に加熱されている電極は水
蒸気により適度に冷却され、該電極の過熱による溶融の
発生が回避される。また、水よりも高温の水蒸気によっ
て電極周りを冷却しているので、該電極及びその周りの
部材はプラズマ流を正常に発生し得る温度状態に保持さ
れ、該電極及びその周りの部材が過冷却されて結露が生
じ、プラズマ流が発生しなくなるという不具合の発生が
防止される。
近傍に設けられた水蒸気通路に水蒸気を通しこれを水蒸
気穴から電極の周囲の作動流体室内に噴出せしめている
ので、アーク放電により高温に加熱されている電極は水
蒸気により適度に冷却され、該電極の過熱による溶融の
発生が回避される。また、水よりも高温の水蒸気によっ
て電極周りを冷却しているので、該電極及びその周りの
部材はプラズマ流を正常に発生し得る温度状態に保持さ
れ、該電極及びその周りの部材が過冷却されて結露が生
じ、プラズマ流が発生しなくなるという不具合の発生が
防止される。
【００１３】また、請求項３のように構成すれば、プラ
ズマ流の生成に供された後の残存水蒸気を水冷却室から
の冷却水戻り通路に合流させて、水蒸気発生装置に還流
させることにより再利用することができ、水の消費量が
節減される。
ズマ流の生成に供された後の残存水蒸気を水冷却室から
の冷却水戻り通路に合流させて、水蒸気発生装置に還流
させることにより再利用することができ、水の消費量が
節減される。
【００１４】請求項４記載の発明は、請求項1ないし３
の発明に係るプラズマ発生装置を使用する方法の発明に
係り、陰極に保持された電極と、該電極を囲み作動流体
が流動する作動流体室が内部に形成されて陽極に保持さ
れたノズルとの間にアークを発生させ、該アークにより
前記作動流体を媒体としてプラズマ流を生成するプラズ
マ発生装置を、壁面等の被清掃表面に近接させて、該プ
ラズマ発生装置にて生成されるプラズマ流を前記被清掃
表面に吹き付け、該表面に付着した異物を除去すること
を特徴とする表面清掃方法にある。
の発明に係るプラズマ発生装置を使用する方法の発明に
係り、陰極に保持された電極と、該電極を囲み作動流体
が流動する作動流体室が内部に形成されて陽極に保持さ
れたノズルとの間にアークを発生させ、該アークにより
前記作動流体を媒体としてプラズマ流を生成するプラズ
マ発生装置を、壁面等の被清掃表面に近接させて、該プ
ラズマ発生装置にて生成されるプラズマ流を前記被清掃
表面に吹き付け、該表面に付着した異物を除去すること
を特徴とする表面清掃方法にある。
【００１５】かかる発明において、好ましくは請求項５
のように、前記プラズマ流とともに水蒸気または水を前
記被清掃表面に吹き付ける。また、請求項６のように、
前記プラズマ流とともに過酸化水素水等の酸化促進剤を
前記被清掃表面に吹き付ける。
のように、前記プラズマ流とともに水蒸気または水を前
記被清掃表面に吹き付ける。また、請求項６のように、
前記プラズマ流とともに過酸化水素水等の酸化促進剤を
前記被清掃表面に吹き付ける。
【００１６】かかる発明によれば、該プラズマ発生装置
からのプラズマ噴流により被清掃表面上の異物を表面か
ら吹き飛ばすことができるとともに、水蒸気による水ア
ークプラズマによってＯＨラジカル等の酸化力の強い物
質を生成し、汚染異物の中のカーボンや油等を酸化して
炭酸ガスや水にし、該汚染異物を被清掃表面から完全に
除去できる。
からのプラズマ噴流により被清掃表面上の異物を表面か
ら吹き飛ばすことができるとともに、水蒸気による水ア
ークプラズマによってＯＨラジカル等の酸化力の強い物
質を生成し、汚染異物の中のカーボンや油等を酸化して
炭酸ガスや水にし、該汚染異物を被清掃表面から完全に
除去できる。
【００１７】請求項５のように構成すれば、水蒸気また
は水を、前記プラズマ発生装置からの水アークプラズマ
の吹き付け前または吹き付けと同時に被清掃表面の汚染
異物に向けて吹き付けることにより、水アークプラズマ
の吹き付け時における被清掃表面の過熱を防止できると
ともに、汚染異物を軟化させて容易に剥離させることが
できる。また、請求項６のように構成すれば、酸化促進
剤を、プラズマ発生装置からの水アークプラズマの吹き
付け前または吹き付けと同時に被清掃表面の汚染異物に
向けて吹き付けることにより、汚染異物の中のカーボン
や油等を酸化して炭酸ガスや水にする酸化作用がさらに
促進され、汚染異物の除去効果がさらに向上する。
は水を、前記プラズマ発生装置からの水アークプラズマ
の吹き付け前または吹き付けと同時に被清掃表面の汚染
異物に向けて吹き付けることにより、水アークプラズマ
の吹き付け時における被清掃表面の過熱を防止できると
ともに、汚染異物を軟化させて容易に剥離させることが
できる。また、請求項６のように構成すれば、酸化促進
剤を、プラズマ発生装置からの水アークプラズマの吹き
付け前または吹き付けと同時に被清掃表面の汚染異物に
向けて吹き付けることにより、汚染異物の中のカーボン
や油等を酸化して炭酸ガスや水にする酸化作用がさらに
促進され、汚染異物の除去効果がさらに向上する。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
ている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置など
は特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれ
のみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎな
い。
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
ている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置など
は特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれ
のみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎな
い。
【００１９】図１は本発明の第１実施例に係るプラズマ
発生装置の構成図、図２は第２実施例を示す図１対応
図、図３は前記プラズマ発生装置の使用方法の第１例を
示す構成図、図４は前記プラズマ発生装置の使用方法の
第２例を示す構成図である。
発生装置の構成図、図２は第２実施例を示す図１対応
図、図３は前記プラズマ発生装置の使用方法の第１例を
示す構成図、図４は前記プラズマ発生装置の使用方法の
第２例を示す構成図である。
【００２０】第１実施例を示す図１において、１００は
プラズマ発生装置、１は該プラズマ発生装置１００のノ
ズル、２は該ノズル１の中心部に設けられた電極で、該
ノズル１が陽極、電極２が陰極に保持されている。１３
は前記電極２の周囲に形成された水蒸気室、４は該水蒸
気室１３の外側に隔壁０５３を隔てて形成された冷却水
室である。０１１は前記ノズル１中心部に設けられた円
筒状の通路壁で、該通路壁の下端部に前記電極２が固定
されている。１１は前記円筒状の通路壁０１１に囲まれ
て形成された水蒸気通路である。１２は前記通路壁０１
１の下部に穿孔された水蒸気穴である。該水蒸気穴１２
は前記通路壁０１１に円周方向に沿って複数個（この例
では２個。１個でも良い）設けられ、前記水蒸気通路１
１の下端部と前記水蒸気室１３とを連通している。１ａ
は前記ノズル１の中心下部に穿孔されたノズル噴口であ
る。
プラズマ発生装置、１は該プラズマ発生装置１００のノ
ズル、２は該ノズル１の中心部に設けられた電極で、該
ノズル１が陽極、電極２が陰極に保持されている。１３
は前記電極２の周囲に形成された水蒸気室、４は該水蒸
気室１３の外側に隔壁０５３を隔てて形成された冷却水
室である。０１１は前記ノズル１中心部に設けられた円
筒状の通路壁で、該通路壁の下端部に前記電極２が固定
されている。１１は前記円筒状の通路壁０１１に囲まれ
て形成された水蒸気通路である。１２は前記通路壁０１
１の下部に穿孔された水蒸気穴である。該水蒸気穴１２
は前記通路壁０１１に円周方向に沿って複数個（この例
では２個。１個でも良い）設けられ、前記水蒸気通路１
１の下端部と前記水蒸気室１３とを連通している。１ａ
は前記ノズル１の中心下部に穿孔されたノズル噴口であ
る。
【００２１】３は前記ノズル１（陽極）と電極２（陰
極）との間に高周波放電を生起させる直流電源装置で該
ノズル１（陽極）及び電極２（陰極）に結線されてい
る。５は前記ノズル１を冷却するための冷却水を供給
（あるいは貯蔵）するための冷却水供給源で、該冷却水
供給源５は水入口管６及び水戻り管７を介して前記ノズ
ル１の冷却水室４に接続されて、冷却水の循環路を構成
している。該水入口管６には冷却水を循環させるための
水ポンプ８及び水入口管６を開閉する水バルブ９が配設
されている。１０は水蒸気を生成する水蒸気発生装置
で、前記ノズル１の外部に設けられるとともに、前記冷
却水供給源５に水管０５により接続され、水蒸気の原料
水を導入するようになっている。該水蒸気発生装置１０
の出口は、水蒸気管１５により前記水蒸気室１３に接続
されるとともに、該水蒸気管１５から分岐された水蒸気
管１４により前記水蒸気通路１１に接続されている。前
記水蒸気管１５には前記水蒸気発生装置１０で発生した
水蒸気を前記水蒸気室１３及び水蒸気通路１１に搬送す
る水蒸気供給装置１６及び該水蒸気管１５を開閉する水
蒸気弁１７が設けられている。
極）との間に高周波放電を生起させる直流電源装置で該
ノズル１（陽極）及び電極２（陰極）に結線されてい
る。５は前記ノズル１を冷却するための冷却水を供給
（あるいは貯蔵）するための冷却水供給源で、該冷却水
供給源５は水入口管６及び水戻り管７を介して前記ノズ
ル１の冷却水室４に接続されて、冷却水の循環路を構成
している。該水入口管６には冷却水を循環させるための
水ポンプ８及び水入口管６を開閉する水バルブ９が配設
されている。１０は水蒸気を生成する水蒸気発生装置
で、前記ノズル１の外部に設けられるとともに、前記冷
却水供給源５に水管０５により接続され、水蒸気の原料
水を導入するようになっている。該水蒸気発生装置１０
の出口は、水蒸気管１５により前記水蒸気室１３に接続
されるとともに、該水蒸気管１５から分岐された水蒸気
管１４により前記水蒸気通路１１に接続されている。前
記水蒸気管１５には前記水蒸気発生装置１０で発生した
水蒸気を前記水蒸気室１３及び水蒸気通路１１に搬送す
る水蒸気供給装置１６及び該水蒸気管１５を開閉する水
蒸気弁１７が設けられている。
【００２２】かかる構成からなるプラズマ発生装置１０
０において、前記直流電源装置３から印加される高周波
高電圧により、水蒸気室１３内のノズル１（陽極）と電
極２（陰極）との間にアーク放電が発生し、該アーク放
電空間の周囲つまり電極２及び前記ノズル１の該電極２
周辺部位はアーク熱により急速に加熱される。次いで、
前記水蒸気弁１７を開くと、前記水蒸気発生装置１０に
て生成された水蒸気が水蒸気供給装置１６により水蒸気
管１５を通って水蒸気室１３内に導入される。また、前
記水蒸気は、前記水蒸気管１５から分岐された水蒸気管
１４を通ってノズル１中央の水蒸気通路１１に入った
後、通路壁０１１に設けられた水蒸気穴１２を通って前
記水蒸気室１３の下部空間つまり前記アーク放電空間に
噴出せしめられる。
０において、前記直流電源装置３から印加される高周波
高電圧により、水蒸気室１３内のノズル１（陽極）と電
極２（陰極）との間にアーク放電が発生し、該アーク放
電空間の周囲つまり電極２及び前記ノズル１の該電極２
周辺部位はアーク熱により急速に加熱される。次いで、
前記水蒸気弁１７を開くと、前記水蒸気発生装置１０に
て生成された水蒸気が水蒸気供給装置１６により水蒸気
管１５を通って水蒸気室１３内に導入される。また、前
記水蒸気は、前記水蒸気管１５から分岐された水蒸気管
１４を通ってノズル１中央の水蒸気通路１１に入った
後、通路壁０１１に設けられた水蒸気穴１２を通って前
記水蒸気室１３の下部空間つまり前記アーク放電空間に
噴出せしめられる。
【００２３】前記のようにして、アーク熱により高温化
されている水蒸気室１３内に、前記水蒸気管１５を経て
その上部側から、及び前記水蒸気管１４、水蒸気通路１
１を経て水蒸気穴１２側から、水蒸気を夫々導入するこ
とにより、前記アーク放電空間に水蒸気のプラズマ流１
０１が生成され、ノズル噴口１ａからノズル外部に噴出
せしめられる。そして、この高温プラズマ流１０１を溶
融炉内、スクラップ溶解炉内に供給されてくるスクラッ
プ灰の表面に連続的に放射することにより、スクラップ
灰を溶融せしめる。
されている水蒸気室１３内に、前記水蒸気管１５を経て
その上部側から、及び前記水蒸気管１４、水蒸気通路１
１を経て水蒸気穴１２側から、水蒸気を夫々導入するこ
とにより、前記アーク放電空間に水蒸気のプラズマ流１
０１が生成され、ノズル噴口１ａからノズル外部に噴出
せしめられる。そして、この高温プラズマ流１０１を溶
融炉内、スクラップ溶解炉内に供給されてくるスクラッ
プ灰の表面に連続的に放射することにより、スクラップ
灰を溶融せしめる。
【００２４】かかる実施例において、ノズル１中央部に
設けられた水蒸気通路１１に水蒸気を通しこれを水蒸気
穴１２から電極２の周囲の水蒸気室１３内に噴出せしめ
ているので、前記アーク放電により高温に加熱されてい
る電極２は水蒸気により適度に冷却され、該電極２の過
熱による溶融の発生が回避される。また、水よりも高温
の水蒸気によって電極２周りを冷却しているので、該電
極２及びその周りの部材はプラズマ流を正常に発生し得
る温度状態に保持され、該電極２及びその周りの部材が
過冷却されて結露が生じ、プラズマ流が発生しなくなる
という不具合の発生が防止される。
設けられた水蒸気通路１１に水蒸気を通しこれを水蒸気
穴１２から電極２の周囲の水蒸気室１３内に噴出せしめ
ているので、前記アーク放電により高温に加熱されてい
る電極２は水蒸気により適度に冷却され、該電極２の過
熱による溶融の発生が回避される。また、水よりも高温
の水蒸気によって電極２周りを冷却しているので、該電
極２及びその周りの部材はプラズマ流を正常に発生し得
る温度状態に保持され、該電極２及びその周りの部材が
過冷却されて結露が生じ、プラズマ流が発生しなくなる
という不具合の発生が防止される。
【００２５】図２に示されるプラズマ発生装置の第２実
施例においては、前記水蒸気発生装置１０にて生成され
た水蒸気を、水蒸気管１４を通してノズル中央の水蒸気
通路１１に導入し、水蒸気穴１２を通して前記水蒸気室
１３の下部空間つまり前記アーク放電空間に噴出せしめ
て、プラズマ流１０１を発生させる一方、該水蒸気室１
３の残存水蒸気を該水蒸気室１３から水蒸気戻り管２０
を通して前記冷却水室４からの水戻り管７に合流させ
て、冷却水供給源５に戻している。その他の構成は前記
第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符
号で示す。
施例においては、前記水蒸気発生装置１０にて生成され
た水蒸気を、水蒸気管１４を通してノズル中央の水蒸気
通路１１に導入し、水蒸気穴１２を通して前記水蒸気室
１３の下部空間つまり前記アーク放電空間に噴出せしめ
て、プラズマ流１０１を発生させる一方、該水蒸気室１
３の残存水蒸気を該水蒸気室１３から水蒸気戻り管２０
を通して前記冷却水室４からの水戻り管７に合流させ
て、冷却水供給源５に戻している。その他の構成は前記
第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符
号で示す。
【００２６】かかる実施例によれば、プラズマ流１０１
の生成に供された後の残存水蒸気を冷却水の循環路に合
流させて、冷却水供給源５を経て水蒸気発生装置１０に
還流させることにより再利用することができ、水の消費
量が節減される。
の生成に供された後の残存水蒸気を冷却水の循環路に合
流させて、冷却水供給源５を経て水蒸気発生装置１０に
還流させることにより再利用することができ、水の消費
量が節減される。
【００２７】次に、前記プラズマ発生装置の使用方法の
第１例につき図３を参照して説明すると、この例では、
壁２１の壁面２２に付着した汚染物２３を除去するの
に、前記第１、２実施例に係るプラズマ発生装置１００
を使用している。前記プラズマ発生装置１００によっ
て、前記水蒸気により生成された水アークプラズマ（プ
ラズマ流）１０１を前記壁面２２の汚染物２３に吹き付
けると、該プラズマ噴流により該汚染物２３が壁面２２
から吹き飛ばされるとともに、前記水アークプラズマ１
０１によってＯＨラジカル等の酸化力の強い物質を生成
し、汚染物２３の中のカーボンや油等を酸化して炭酸ガ
スや水にする。これにより、該汚染物２３は壁面２２か
ら完全に除去される。
第１例につき図３を参照して説明すると、この例では、
壁２１の壁面２２に付着した汚染物２３を除去するの
に、前記第１、２実施例に係るプラズマ発生装置１００
を使用している。前記プラズマ発生装置１００によっ
て、前記水蒸気により生成された水アークプラズマ（プ
ラズマ流）１０１を前記壁面２２の汚染物２３に吹き付
けると、該プラズマ噴流により該汚染物２３が壁面２２
から吹き飛ばされるとともに、前記水アークプラズマ１
０１によってＯＨラジカル等の酸化力の強い物質を生成
し、汚染物２３の中のカーボンや油等を酸化して炭酸ガ
スや水にする。これにより、該汚染物２３は壁面２２か
ら完全に除去される。
【００２８】図４に示される前記プラズマ発生装置の使
用方法の第２例においては、前記第１例に加えて、補助
剤供給手段２４により補助剤を供給するようにしてい
る。即ち、図４において２４は補助剤供給手段であり、
後述するように、補助剤を前 記壁面２２の汚染物２３
に向けて吹き付けるように構成されている。該補助剤の
１例として水蒸気または水を用い、補助剤供給手段２４
により前記水蒸気または水を、前記プラズマ発生装置１
００からの水アークプラズマ１０１の吹き付け前または
吹き付けと同時に前記壁面２２の汚染物２３に向けて吹
き付ける。これにより、水アークプラズマ１０１の吹き
付け時における壁面２２の過熱を防止できるとともに、
汚染物２３を軟化させて容易に剥離させることができ
る。
用方法の第２例においては、前記第１例に加えて、補助
剤供給手段２４により補助剤を供給するようにしてい
る。即ち、図４において２４は補助剤供給手段であり、
後述するように、補助剤を前 記壁面２２の汚染物２３
に向けて吹き付けるように構成されている。該補助剤の
１例として水蒸気または水を用い、補助剤供給手段２４
により前記水蒸気または水を、前記プラズマ発生装置１
００からの水アークプラズマ１０１の吹き付け前または
吹き付けと同時に前記壁面２２の汚染物２３に向けて吹
き付ける。これにより、水アークプラズマ１０１の吹き
付け時における壁面２２の過熱を防止できるとともに、
汚染物２３を軟化させて容易に剥離させることができ
る。
【００２９】該補助剤の他の例として過酸化水素水等の
酸化促進剤を用い、補助剤供給手段２４により前記酸化
促進剤を、前記プラズマ発生装置１００からの水アーク
プラズマ１０１の吹き付け前または吹き付けと同時に前
記壁面２２の汚染物２３に向けて吹き付ける。これによ
り、汚染物２３の中のカーボンや油等を酸化して炭酸ガ
スや水にする酸化作用がさらに促進され、汚染物２３の
除去効果がさらに向上する。
酸化促進剤を用い、補助剤供給手段２４により前記酸化
促進剤を、前記プラズマ発生装置１００からの水アーク
プラズマ１０１の吹き付け前または吹き付けと同時に前
記壁面２２の汚染物２３に向けて吹き付ける。これによ
り、汚染物２３の中のカーボンや油等を酸化して炭酸ガ
スや水にする酸化作用がさらに促進され、汚染物２３の
除去効果がさらに向上する。
【００３０】
【発明の効果】以上記載の如く請求項１ないし３の発明
によれば、ノズル中心部近傍に設けられた水蒸気通路に
水蒸気を通しこれを水蒸気穴から電極の周囲の作動流体
室内に噴出せしめているので、アーク放電により高温に
加熱されている電極は水蒸気により適度に冷却され、該
電極の過熱による溶融の発生を防止することができる。
また、水よりも高温の水蒸気によって電極周りを冷却し
ているので、該電極及びその周りの部材はプラズマ流を
正常に発生し得る温度状態に保持され、該電極及びその
周りの部材が過冷却されて結露が生じ、プラズマ流が発
生しなくなるという不具合の発生が防止される。
によれば、ノズル中心部近傍に設けられた水蒸気通路に
水蒸気を通しこれを水蒸気穴から電極の周囲の作動流体
室内に噴出せしめているので、アーク放電により高温に
加熱されている電極は水蒸気により適度に冷却され、該
電極の過熱による溶融の発生を防止することができる。
また、水よりも高温の水蒸気によって電極周りを冷却し
ているので、該電極及びその周りの部材はプラズマ流を
正常に発生し得る温度状態に保持され、該電極及びその
周りの部材が過冷却されて結露が生じ、プラズマ流が発
生しなくなるという不具合の発生が防止される。
【００３１】また請求項４ないし６の発明によれば、プ
ラズマ発生装置からのプラズマ噴流により被清掃表面上
の異物を表面から吹き飛ばすことができるとともに、水
蒸気による水アークプラズマによってＯＨラジカル等の
酸化力の強い物質を生成し、汚染異物の中のカーボンや
油等を酸化して炭酸ガスや水にし、該汚染異物を被清掃
表面から完全に除去できる。
ラズマ発生装置からのプラズマ噴流により被清掃表面上
の異物を表面から吹き飛ばすことができるとともに、水
蒸気による水アークプラズマによってＯＨラジカル等の
酸化力の強い物質を生成し、汚染異物の中のカーボンや
油等を酸化して炭酸ガスや水にし、該汚染異物を被清掃
表面から完全に除去できる。
【図１】 本発明の第１実施例に係るプラズマ発生装置
の構成図である。
の構成図である。
【図２】 第２実施例を示す図１対応図である。
【図３】 前記プラズマ発生装置の使用方法の第１例を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図４】 前記プラズマ発生装置の使用方法の第２例を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図５】 従来技術を示す図１対応図である。
１ ノズル １ａ ノズル噴口 ２ 電極 ３ 直流電源装置 ４ 冷却水室 ５ 冷却水供給源 ６ 水入口管 ７ 水戻り管 １０ 水蒸気発生装置 １１ 水蒸気通路 ０１１ 通路壁 １２ 水蒸気穴 １３ 水蒸気室 １４、１５ 水蒸気管 ２０ 水蒸気戻り管 ２１ 壁 ２２ 壁面 ２３ 汚染物 ２４ 補助剤供給手段 ０５３ 隔壁 １００ プラズマ発生装置 １０１ プラズマ流
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3B116 AA46 AB51 BB11 BB22 BB32 BB88 BB89 BC01 3B201 AA46 AB51 BB13 BB22 BB32 BB88 BB89 BB92 BB98 BC01 4K063 AA04 AA12 FA52
Claims (6)
- 【請求項1】 陰極に保持された電極と、該電極を囲み
作動流体が流動する作動流体室が内部に形成されて陽極
に保持されたノズルとの間にアークを発生させ、該アー
クにより前記作動流体を媒体としてプラズマ流を生成す
るプラズマ発生装置において、前記ノズルの外部に水蒸
気を発生させる水蒸気発生装置を設け、前記ノズルの内
部には、前記水蒸気発生装置に接続され該水蒸気発生装
置で生成された水蒸気を前記作動流体室に導く水蒸気通
路を設けてなることを特徴とするプラズマ発生装置。 - 【請求項２】 前記水蒸気通路は前記ノズル中心部近傍
の、前記電極の上流側部位に設けられるとともに、前記
ノズルには前記水蒸気通路に連通され水蒸気を前記電極
の直上流に流出せしめる水蒸気穴を設けてなることを特
徴とする請求項1記載のプラズマ発生装置。 - 【請求項３】 前記ノズルの、前記作動流体室の外側に
該作動流体室と隔壁を隔てて冷却水が通流する水冷却室
を設けるとともに、該水冷却室からの冷却水戻り通路に
前記作動流体室に供給された水蒸気の一部を還流させる
ように構成したことを特徴とする請求項1記載のプラズ
マ発生装置。 - 【請求項４】 陰極に保持された電極と、該電極を囲み
作動流体が流動する作動流体室が内部に形成されて陽極
に保持されたノズルとの間にアークを発生させ、該アー
クにより前記作動流体を媒体としてプラズマ流を生成す
るプラズマ発生装置を、壁面等の被清掃表面に近接させ
て、該プラズマ発生装置にて生成されるプラズマ流を前
記被清掃表面に吹き付け、該表面に付着した異物を除去
することを特徴とする表面清掃方法。 - 【請求項５】 前記プラズマ流とともに水蒸気または水
を前記被清掃表面に吹き付けることを特徴とする請求項
４記載の表面清掃方法。 - 【請求項６】 前記プラズマ流とともに過酸化水素水等
の酸化促進剤を前記被清掃表面に吹き付けることを特徴
とする請求項４記載の表面清掃方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000154993A JP2001332399A (ja) | 2000-05-25 | 2000-05-25 | プラズマ発生装置及びこれを用いた表面清掃方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000154993A JP2001332399A (ja) | 2000-05-25 | 2000-05-25 | プラズマ発生装置及びこれを用いた表面清掃方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001332399A true JP2001332399A (ja) | 2001-11-30 |
Family
ID=18660003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000154993A Withdrawn JP2001332399A (ja) | 2000-05-25 | 2000-05-25 | プラズマ発生装置及びこれを用いた表面清掃方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001332399A (ja) |
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- 2000-05-25 JP JP2000154993A patent/JP2001332399A/ja not_active Withdrawn
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