JP2002113358A

JP2002113358A - 有機ハロゲン化合物の分解装置

Info

Publication number: JP2002113358A
Application number: JP2000305261A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Suzuki; 一弘鈴木; Soichiro Matsumoto; 創一郎松本; Satoru Matsuo; 松尾　　識; Yuji Okada; 有二岡田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-10-04
Filing date: 2000-10-04
Publication date: 2002-04-16

Abstract

(57)【要約】【課題】放電管を構成する内管の内面における腐食を
抑制又は防止することで、その耐久性を向上させた有機
ハロゲン化合物の分解装置を提供する。【解決手段】有機ハロゲン化合物を含むガスにマイク
ロ波を照射することによって熱プラズマを発生し、該熱
プラズマ中で水蒸気と反応させて有機ハロゲン化合物を
分解する有機ハロゲン化合物の分解装置において、根元
部より先端部の肉厚を厚くし初期着火用の点火電極１４
を組み込んだ内管と、該内管の外側に同軸に配置されて
プラズマ炎を形成する外管とを具備してなる放電管５を
設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フロン等の有機ハ
ロゲン化合物を分解する有機ハロゲン化合物の分解装置
に係り、特に、放電管の耐久性を向上させる技術に関す
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
クロロフルオロカーボン（いわゆるフロン）、トリクロ
ロメタ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、主として高温での熱分解反
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
合物を樹脂等の通常の廃棄物と一緒に焼却するものであ
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
ゲン化合物分解装置の運転制御方法については、マイク
ロ波を利用してプラズマを発生させるものが近年開発さ
れている。この分解方法に用いられる分解装置は、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信器等を具
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、マイクロ波発信器から
発信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
り酸性ガス（フッ化水素及び塩化水素）や一酸化炭素が
生成される。このうち、一酸化炭素はそのまま排出でき
ないため、反応管内に二次空気を混入して燃焼反応によ
り二酸化炭素とする。そして、酸性ガスはアルカリ液中
に導かれて中和されるとともに、二酸化炭素等を含む残
りのガスは排気ダクトから排出される。

【０００６】このようなプラズマ法による従来の有機ハ
ロゲン化合物分解装置においては、放電によりプラズマ
を形成する部分に用いられる放電管は、内管、外管及び
電極を具備して構成される。以下、従来の放電管を図７
（ａ）に基づいて説明すると、図中の符号５は放電管、
１１は内管、１２は外管、１４は点火電極であり、該点
火電極１４は初期着火用の電極として内管１１の内部に
組み込まれている。分解されるフロンガスは、内管１１
の外周面と外管１２の内周面との間に形成される環状通
路を旋回流となって導入されるので、放電を行うため開
放された内管１１の先端部下方（反応管側）には矢印Ｓ
で示す流れのよどみ点が形成されている。なお、点火電
極１４と内管１１との組合部には、絶縁チューブを介在
させてある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記プラズ
マ法に係る有機ハロゲン化合物の分解装置においては、
従来技術で説明したように、反応管で生成された分解ガ
スにはフッ化水素および塩化水素の酸性ガスや一酸化炭
素を含んでいる。そして、放電によりプラズマを形成す
る部分に用いられる放電管５は、よどみ点が形成されて
いる内管１１の先端部が開放されて反応管と連通してい
るので、生成されたフッ化水素などの酸性ガスがよどみ
点付近に滞留することとなる。このため、内管１１が石
英で構成されている場合など、内管１１の内壁面は特に
よどみ点付近から腐食が進行し、図７（ｂ）に示すよう
な減肉部Ｃが形成されるなどして、早期に減肉や割れを
生じるという問題があった。このような腐食の早期進行
は、内管１１及びこれを用いた放電管５の寿命を短縮す
るものであるため、有機ハロゲン化合物の分解装置の耐
久性を向上させるためには上述した腐食を抑制又は防止
する対策が望まれていた。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、放電管を構成する内管の内面における腐食を抑制又
は防止することで、その耐久性を向上させた有機ハロゲ
ン化合物の分解装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【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
に記載の有機ハロゲン化合物の分解装置は、有機ハロゲ
ン化合物を含むガスにマイクロ波を照射することによっ
て熱プラズマを発生し、該熱プラズマ中で水蒸気と反応
させて有機ハロゲン化合物を分解する有機ハロゲン化合
物の分解装置において、根元部より先端部の肉厚を厚く
し初期着火用の電極を組み込んだ内管と、該内管の外側
に同軸に配置されてプラズマ炎を形成する外管とを具備
してなる放電管を設けたことを特徴とするものである。

【００１０】このような有機ハロゲン化合物の分解装置
によれば、内管先端部の肉厚を厚くしたので、よどみ点
に滞留する酸性ガスによる腐食を原因とした減肉や割れ
に対する耐久性を増すことができる。

【００１１】請求項１に記載の有機ハロゲン化合物の分
解装置においては、前記先端部の肉厚を内径側に厚くし
たものが好ましく、これにより、先端部の開口面積が減
少するので、よどみ点に滞留している酸性ガスの内管内
部への流入量を低減して腐食を抑制し、腐食を原因とす
る減肉や割れに対する耐久性をより一層増すことができ
る。

【００１２】請求項３に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を含むガスにマイクロ波
を照射することによって熱プラズマを発生し、該熱プラ
ズマ中で水蒸気と反応させて有機ハロゲン化合物を分解
する有機ハロゲン化合物の分解装置において、初期着火
用の電極を組み込んだ内管と、該内管の外側に同軸に配
置されてプラズマ炎を形成する外管とを具備し、前記電
極の先端に耐食性金属部を接合すると共に、該耐食性金
属部を貫通させて前記内管の先端部開口を封止してなる
放電管を設けたことを特徴とするものである。

【００１３】このような有機ハロゲン化合物の分解装置
によれば、内管の先端部に開口がなくなるため、よどみ
点に滞留する酸性ガスが内管の内部に侵入するようなこ
とはなく、したがって内管内面の腐食を防止することが
できる。また、先端開口の封止面を貫通する耐食性金属
部（例えば線状の金、白金、タングステン、タンタルな
ど）は酸性ガスによる腐食を受けないので、よどみ点の
酸性ガス中に存在しても電極としての作用を持続するこ
とが可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る有機ハロゲン
化合物の分解装置について、図１から図４を参照しなが
ら説明する。図１において、水平方向に延びる方形導波
管１は、その始端部に周波数２．４５ＧＨzのマイクロ
波を発信するマイクロ波発信器２を備えており、始端側
から終端側に向けてマイクロ波を伝送する。

【００１５】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信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６が設けられてい
る。

【００１６】ここで、マイクロ波の発生動作について説
明する。マイクロ波発信器２は断面矩形の導波管の一端
に置かれマグネトロンを駆動して所定周波数の電磁波を
放射する。この電磁波の伝播現象は電磁波に関るマクス
ウェルの波動方程式を解くことによって特性が把握され
るわけであるが、結果的には伝播方向に電界成分を持た
ない電磁波ＴＥ波として伝播する。

【００１７】この１次成分ＴＥ１０の例を方向が交番す
る矢印で図２の方形導波管の伝播方向に示す。また、方
形導波管１の他端部に２重の円筒状導体からなる２重円
筒導波管の環状空洞には、導波管１を伝播する電磁波、
管端で反射する電磁波の導体９による結合作用により、
環状空洞部には、進行方向に電界成分を持つＴＭ波が生
じる。この１次成分であるＴＭ１０波を同じく図２の環
状空洞部に矢印で示す。電磁波の波動の伝播に関る２次
以上の高調波に起因する微妙な調整はチューナ６で調整
される。アイソレータ３はマイクロ波発信器２に根本的
なダメージを及ぼすのを防止している。

【００１８】さて、図２に示すように、放電管５は内管
１１と外管１２とから構成され、円筒導波管７の中心軸
に対して同軸となるように配置されている。円筒導波管
７は、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。また、放電管５の内管１１に
は、点火トランス１３に接続された点火電極１４が挿入
されている。

【００１９】さらに、内管１１の先端（下端）は、プロ
ーブアンテナ９ａの先端よりも所定の距離だけ内方に配
されている。ここで、放電管５を構成する内管１１につ
いて、その具体的な構成を詳細に説明する。＜第１の実
施形態＞図５に示す第１の実施形態では、先端部１１ａ
の肉厚を根元部１１ｂより厚くした内管１１Ａとし、初
期着火用の点火電極１４を空洞部に組み込んだ構成とし
てある。すなわち、内管１１Ａは、厚肉部とした先端部
１１ａと薄肉部とした根元部１１ｂとが一体に連続する
空洞部を備え、該空洞部内には、絶縁チューブ１４ａを
介在させて点火電極１４が組み込まれている。そして、
内管１１Ａの先端部１１ａは、放電を行うために開放さ
れた先端部開口１１ｃとなっている。なお、内管１１Ａ
の外側には、プラズマ炎を形成する外管１２が同軸に配
置されて放電管５を構成している。

【００２０】先端部１１ａの肉厚については、単に厚く
するだけでも腐食に対する寿命は向上するが、より好ま
しくは、先端部１１ａの肉厚を内径側に厚くし、酸性ガ
スが空洞部内に入り込みにくくなるよう先端部開口１１
ｃの面積を狭めるとよい。すなわち、図５に示すよう
に、内管１１Ａの外径は支持部等を除いて基本的に一定
とし、先端部１１ａの空洞部内径を根元部１１ｂの空洞
部内径より小さくした段つきの空洞部とすればよい。こ
のような構成の内管１１Ａは、空洞部内へ流入する酸性
ガス量が低減されるので腐食の進行を抑制でき、しか
も、肉厚が厚くなっているため腐食に対する寿命を大幅
に延ばすことができる。なお、根元部１１ｂについては
従来と同様の内径とすることができるので、絶縁チュー
ブ１４ａをそのまま挿入して組み込むことが可能であ
る。

【００２１】＜第２の実施形態＞図６に示す第２の実施
形態では、内管１１Ｂに組み込む点火電極１４の先端に
耐食性金属部１４ａを接合して使用する。この耐食性金
属部１４ａは、内管の先端部開口を貫通した状態にし
て、同内管の先端部を溶融させることで先端部開口を封
止した先端封止面１１ｄを備えている。すなわち、耐食
性金属部１４ａが先端封止面１１ｄを貫通して露出した
構成の内管１１Ｂとし、酸性ガスが内管１１Ｂの内部に
侵入しない構造としてある。ここで、耐食性金属部１４
に採用できる金属としては、金、白金、タングステン、
タンタルなどがあり、例えばこれを線状にしたものを点
火電極１４の先端に接合して、一体の電極として使用す
る。なお、耐食性金属部１４ａを接合する点火電極１４
の材質としては、例えばステンレスなどが用いられてい
る。

【００２２】このような構成の内管１１Ｂとすれば、先
端部が封止されて開口面積がゼロとなるため、内管１１
Ｂの内面まで酸性ガスが到達することはない。従って、
内管１１Ｂの内面が酸性ガスで腐食するという問題は解
決される。なお、先端封止面１１ｄから外管１２内へ露
出する耐熱性金属部１４ａは、酸性ガスによる腐食を受
けない電極として長時間機能させることができる。

【００２３】他方、外管１２の先端部は、外側導体８の
端板８Ａを貫通して反応管１５に連通し、また、外管１
２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。外側導体８の端板８Ａ
と反応管１５との間には、露出する外筒１２に向けて光
センサ１７が設けられている。光センサ１７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。

【００２４】そして、内側導体９と外筒１２の基端側と
の隙間には、ガス供給管１６が、外管１２と内管１１と
により形成される環状通路の入口側で、接線方向に沿っ
て挿入されている。アルゴンガス（希ガス）、フロンガ
ス（有機ハロゲン化合物）、エア、および水蒸気は、ガ
ス供給管１６を介して放電管５の環状通路に供給され
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。

【００２５】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。なお、アルゴンガスの
他、ヘリウム、ネオン等の希ガスを用いることができる
のは言うまでもない。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。

【００２６】エアは、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２
６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。

【００２７】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。絞り装
置３１は、流れの定量化を図るために設けられたもの
で、例えばキャピラリ管とオリフィスとの組み合わせに
より構成されている。

【００２８】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。

【００２９】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。この水蒸気を生成する側の流路３
４ｂには、該流路３４ｂ内を移動する水蒸気に抵抗を与
える抵抗体３５が充填されていて、水蒸気が流路内を円
滑に流通することができないようになっている。

【００３０】この抵抗体３５としては、無機または有機
の粒状、繊維状、多孔質のもの若しくはこれらを成形し
たものが採用されるが、高温下における劣化を防止する
観点からは、ＳiＯ₂、Ａl₂Ｏ₃、ＴiＯ₂、ＭgＯ、ＺrＯ₂
等に代表される酸化物や、炭化物、窒化物等の無機材で
あることが好ましい。なお、ヒータ１８の出口近傍に
は、熱電対３６が設けられている。

【００３１】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へと供給されるようになって
いる。

【００３２】また、反応管１５には、図２に示すように
交換継手４４を介して吹込管４５が設けられている。交
換継手４４は、反応管１５と吹込管４５との間に着脱可
能に接続されている。

【００３３】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て吹込管４５から吹き出される酸性
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（以下では単にアルカリ液と
呼称する）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り生成された酸性ガス
は式２に示す中和反応により無害化される。

【００３４】（式１）ＣＣｌ２Ｆ２＋２Ｈ２Ｏ→２ＨＣｌ＋２ＨＦ＋ＣＯ２（式２）２ＨＣｌ＋Ｃａ(ＯＨ)２→ＣａＣｌ２＋２Ｈ２Ｏ２ＨＦ＋Ｃａ(ＯＨ)２→ＣａＦ２＋２Ｈ２Ｏ

【００３５】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。

【００３６】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
放出されるが、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。

【００３７】気泡分断手段５２は、モータ５２ａにより
回転駆動される６つのブレード５２ｂを備えている。気
泡分断手段５２は、ブレード５２ｂが吹込管４５の先端
の上方に位置するように配置されていて、吹込管４５の
先端から浮上する気泡は、約３００ｒｐｍで回転するブ
レード５２ｂ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
を撹拌することにより、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。気泡分断手段
５２は、プラズマ分解装置の操業開始から操業終了ま
で、作動状態を保つ。分解装置操業期間中以外は停止状
態を保つ。

【００３８】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（図３参
照）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。

【００３９】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、アルカリ液を冷却
する冷却器５３が設けられている。この冷却器５３は、
排ガス処理タンク４１の底部からアルカリ液を取り出す
ポンプ５３ａと、アルカリ液が通過するとともにファン
５３ｂによって冷却される放熱部５３ｃとを備えてい
る。放熱部５３ｃを通過して冷却されたアルカリ液は、
再び排ガス処理タンク４１に戻されるようになってい
る。ちなみに、タンク内温度は熱電対５４により検出さ
れる。

【００４０】さらに、前記放熱部５３ｃの下流側には三
方弁５６が設けられており、この三方弁５６を切り換え
ることによって処理液としてスラリーを含むアルカリ液
を沈降槽６２に送ることができるようになっている。沈
降槽６２内部には撹拌器６２ａが設けられており、処理
液に凝集剤を添加して凝集させた後、沈降槽６２の下方
に設けられた脱水かご６３によって固液分離されるよう
になっている。

【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、フロン分解の手順について説明す
る。電磁弁の開閉動作および点火トランス１３の点火動
作は、制御装置６１によって図４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、系内に残留する水分の除去を目的として加
熱されたエアを所定の時間（３分間）供給することによ
り、分解装置の操業を開始する。このとき、気泡分断手
段５２の作動も同時に開始する。エア供給停止後、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、マイクロ波を発信
して点火トランス１３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フロンの分解を行う。その
後、アルゴンガスの供給を停止する。なお、エアを乾燥
させることにより水分除去を行うこととしてもよい。

【００４３】分解運転の停止後は、安全性を確保するこ
とを目的として掃気ガスとしてのエアを所定時間（５
分）供給し、残留酸性ガスをパージする。パージされた
酸性ガスは排ガス処理タンク４１内で中和される。この
とき、気泡分断手段５２を作動状態に保っておくことに
より、アルカリ液が撹拌されて中和が促進される。その
後、パージを停止して分解装置の操業を終了する。同時
にモータ５２ａを停止し、気泡分断手段５２の作動を停
止させる。気泡分断手段５２の停止により排ガス処理タ
ンク４１内の撹拌が停止するので、該タンク４１内でス
ラリーが沈澱する。

【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。特に、他のプラズマ、例えば高周波誘導プラズマに
比べ、マイクロ波によるプラズマは安定性が高いため、
アルゴンガスの供給を停止してもフロンガスのプラズマ
化への影響は殆どない。

【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、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
通りエアを供給し、装置内の残留ガスを掃気する。

【００４６】次に、本発明のフロン分解装置について、
その作用をフロン分解の工程に基づいてさらに詳細に説
明する。まず、電磁弁１９ａ，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２４から
のエアをガス供給管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。このため、装置内
の残留水分は確実に除去され、着火の安定性が向上す
る。

【００４７】そして、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、プラズマが保持されやすく
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１５l/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プラズマが一層
保持され易くなるとともに、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、マイクロ波発信器２からマイクロ波を
発信する。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。当
然のことながら磁界は電解に直交叉する方向に生じてい
る。この振動する電磁界により放電管５に導入されたガ
スはプラズマ状態に加熱される。

【００５１】次に、点火トランス１３に連結された点火
電極１４に高電圧を印加し、内側導体９との間に火花放
電を発生させ着火させる。このとき、放電管５の内部
は、エア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２
６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】水蒸気の供給開始の後、後述のようにフロ
ンガスの供給を開始するが、水蒸気を先に供給する理由
は以下の通りである。本実施形態に係る有機ハロゲン化
合物の分解装置の運転制御方法においては、フロンガス
と水蒸気とを一定のモル比で供給して分解、反応させ、
酸性ガスを発生させる。フロンガスのみをプラズマ化す
ると、解離された原子の再結合によって予想外の有害な
ハロゲン化合物が発生し、無害化処理することができな
くなる為である。したがって、上記のように水蒸気を放
電管５に供給してからフロンガスを供給して、フロン分
解時には水蒸気が存在する状態としておくことにより、
安全にフロンを分解することができる。

【００５３】また、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。

【００５４】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。

【００５５】また、ヒータ１８を通過してミキサ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、均一に混合された状態で流出して、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。

【００５６】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。この
とき、放電管５には、フロンガスと水蒸気のみならず、
アルゴンガスも同時に供給されているため、プラズマの
消失を招くこともない。

【００５７】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。

【００５８】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。したがって、長時間にわたるフロンガスの分解時に
おいては、アルゴンの供給は不要であり、アルゴン消費
量が低く抑えられる。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４
１内のアルカリ液中に放出される。

【００５９】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
害化される。この中和反応は発熱反応であるため、アル
カリ液の温度は冷却器５３によって６０℃程度以下に保
持される。

【００６０】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
が系外に排出されるといったことがない。

【００６１】さて、中和反応により無害化された生成ガ
スのうち、気体は排気ダクト４２から排出され、気体以
外はアルカリ液中にスラリーとして残る。分解運転停止
後は気泡分断手段５２を停止させたのちポンプ５３ａで
処理液を汲み上げ、三方弁５６を切り換えてこれを沈降
槽６２に移す。沈降槽６２に移した処理液を撹拌器６２
ａで撹拌しつつ凝集剤を均一に添加し、撹拌器６２ａを
停止させて沈殿させた後、脱水かご６３において固液分
離し、液体分は廃水処理し、固形分は廃棄処理される。
なお、分解運転停止後は、エアコンプレッサ２４を駆動
することにより、装置内に残留する酸性ガスを掃気する
ようにしているため、安全性も高められる。

【００６２】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。

【００６３】（１）中和処理不足による酸性ガスの系外
排出を未然に回避する手段として、アルカリ液のｐＨ管
理に代えて、モータ電流値を管理するようにしてもよ
い。すなわち、モータ回転数が低下したり停止すると、
吹込管４５から放出された気泡が十分に分断されず、中
和反応が十分に行われないことがある。そこで、モータ
回転の異常をモータ電流値に基づき検出し、制御装置６
１からの指令によって分解装置の運転を停止させるよう
にすれば、酸性ガスの系外排出を未然に防止することが
できる。

【００６４】（２）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は、内管１１が溶融
しなければプローブアンテナ９ａの先端とマイクロ波に
よるエネルギー集中部との距離に等しく設定するのが最
適であるが、内管１１の溶融を考慮して適宜変更しても
よい。

【００６５】（３）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。（４）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。

【００６６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１又は２に記載の発明によれば、内管先端部の肉厚を厚
くしたので、酸性ガスによる内管内面の腐食に対する寿
命を延ばすことができる。また、先端部開口の面積を小
さくするように肉厚を増せば、酸性ガスが内管内に入り
込みにくくなるため、酸性ガスによる内管内面の腐食を
抑制して寿命を延長することが可能となる。さらに、請
求項３に記載の発明では、内管に先端封止面を設けて電
極の先端に接続した耐熱性金属部を貫通させたので、内
管の内部に酸性ガスが侵入することはなく、内面の腐食
を確実に防止することができる。しかも、先端封止面を
貫通して露出する耐熱性金属部が酸性ガスに腐食するこ
とのない電極として機能するので、長時間にわたる安定
した放電が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る有機ハロゲン化合物の分解装置
の一実施形態を示すシステム系統図である。

【図２】同分解装置の要部拡大図である。

【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。

【図５】本発明に係る放電管の第１の実施形態を示す
断面図である。

【図６】本発明に係る放電管の第２の実施形態を示す
断面図である。

【図７】従来の放電管を示す図で、（ａ）は要部断面
図、（ｂ）は内管先端部の腐食例を示す図である。

【符号の説明】

１方形導波管２マイクロ波発信器５放電管１１，１１Ａ，１１Ｂ内管１１ａ先端部（厚肉部）１１ｂ根元部（薄肉部）１１ｃ先端部開口１１ｄ先端封止面１２外管１４点火電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松尾識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 (72)発明者岡田有二愛知県西春日井郡西枇杷島町旭町３丁目１番地三菱重工業株式会社冷熱事業本部内Ｆターム(参考） 2E191 BA12 BD18 4G075 AA03 AA37 BA01 BA05 CA26 CA48 DA01 EB27 EB43 EB44 EC21 FB02 FC06 FC09 4H006 AA04 AA05 AC13 AC26 BA95

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機ハロゲン化合物を含むガスにマイク
ロ波を照射することによって熱プラズマを発生し、該熱
プラズマ中で水蒸気と反応させて有機ハロゲン化合物を
分解する有機ハロゲン化合物の分解装置において、根元部より先端部の肉厚を厚くし初期着火用の電極を組
み込んだ内管と、該内管の外側に同軸に配置されてプラ
ズマ炎を形成する外管とを具備してなる放電管を設けた
ことを特徴とする有機ハロゲン化合物の分解装置。
【請求項２】前記先端部の肉厚を内径側に厚くしたこ
とを特徴とする請求項１に記載の有機ハロゲン化合物の
分解装置。
【請求項３】有機ハロゲン化合物を含むガスにマイク
ロ波を照射することによって熱プラズマを発生し、該熱
プラズマ中で水蒸気と反応させて有機ハロゲン化合物を
分解する有機ハロゲン化合物の分解装置において、初期着火用の電極を組み込んだ内管と、該内管の外側に
同軸に配置されてプラズマ炎を形成する外管とを具備
し、前記電極の先端に耐食性金属部を接合すると共に、
該耐食性金属部を貫通させて前記内管の先端部開口を封
止してなる放電管を設けたことを特徴とする有機ハロゲ
ン化合物の分解装置。