JP2002191963A - 有機ハロゲン化合物の分解処理方法および分解装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水蒸気の結露を原因とするプラズマ炎の揺れ
を防止してプラズマ放電管の劣化を抑制する。 【解決手段】 ガス供給管１６をヒータパッド２０で覆
い、分解装置部にはカートリッジヒータを設置して、蒸
気発生器１８からプラズマ放電管５に至る経路を加熱し
保温しておくことで、水蒸気の結露を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマを利用し
た有機ハロゲン化合物の分解装置に係り、特にマイクロ
波を利用してプラズマを発生させるようにした有機ハロ
ゲン化合物の分解処理方法および分解装置に関するもの
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）やトリクロ
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、主として高温での分解反応
を利用したものであり、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】近年、後者のプラズマ法に係る有機ハロゲ
ン化合物の分解装置については、マイクロ波を利用して
プラズマを発生させるものが開発されている。この分解
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プラズマ放電管と、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構成されている。

【０００５】この分解装置では、プラズマ放電管にフロ
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。分解反応により
生成された生成ガスはアルカリ液中を通って中和され、
二酸化炭素を含む残りのガスは排気ダクトから排出され
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の分解装置では、
プラズマ放電管に石英管を使用しているが、プラズマ放
電管にフロンガスおよび水蒸気が供給される過程で水蒸
気が結露してプラズマ放電管に付着したり、結露した水
蒸気がプラズマ放電管の内側に漂ったりすると、プラズ
マ炎が結露した水蒸気に引き寄せられるように不安定に
揺れ動き、石英製のプラズマ放電管に接触して劣化を早
めることが指摘されている。そして、従来の分解装置に
おいては、上記のような原因からプラズマ放電管の交換
頻度が高いことが問題となっている。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、水蒸気の結露を原因とす
るプラズマ炎の揺れを防止してプラズマ放電管の劣化を
抑制することにある。

【０００８】

【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する。すなわ
ち、請求項１記載の有機ハロゲン化合物の分解処理方法
は、有機ハロゲン化合物を含むガスにマイクロ波によっ
てエネルギーを投入して熱プラズマを生成し、該熱プラ
ズマ中で有機ハロゲン化合物を水蒸気と反応させて分解
する有機ハロゲン化合物の分解処理方法であって、水蒸
気の供給経路を加熱し保温することを特徴とする。

【０００９】本発明に係る請求項２記載の有機ハロゲン
化合物の分解処理装置は、有機ハロゲン化合物を含むガ
スにマイクロ波によってエネルギーを投入して熱プラズ
マを生成し、該熱プラズマ中で有機ハロゲン化合物を水
蒸気と反応させて分解する有機ハロゲン化合物の分解処
理装置であって、有機ハロゲン化合物と水蒸気との反応
系、および蒸気発生器から該反応系までの水蒸気の供給
経路の両方、もしくはいずれか一方に、加熱手段が設置
されていることを特徴とする。

【００１０】本発明においては、水蒸気の供給経路を加
熱し保温することにより、反応系に水蒸気が供給される
過程で水蒸気が結露せずにプラズマ放電管に供給され
る。これにより、水蒸気の結露を原因とするプラズマ炎
の揺れが防止される。

【００１１】請求項３記載の有機ハロゲン化合物の分解
処理装置は、請求項２記載の有機ハロゲン化合物の分解
処理装置において、前記反応系に、常時作動して反応系
を保温する保温用の加熱手段と、反応系の温度変化に応
じて作動／非作動して反応系の温度を調節する温度調節
用の加熱手段とを設置することを特徴とする。

【００１２】本発明においては、保温用と温度調節用、
２つの加熱手段を用いることで反応系が結露の起きにく
い適度な温度に保たれる。これにより、水蒸気の結露を
原因とするプラズマ炎の揺れが防止される。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明に係る有機ハロゲン化合物
分解処理方法および分解装置の実施形態について、図１
から図５を参照して説明する。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２．４５
ＧＨz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。

【００１４】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
プラズマ放電管５に電波を収束させるチューナ６が設け
られている。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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、プラズマ放電管
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プラズマ放電管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、プラズ
マ放電管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。他方、外管１２の先端部は、外側導体８の
端板８Ａを貫通して銅製の反応管１５に連通し、また、
外管１２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。

【００２０】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を介してプラズマ放電管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蒸気発生器
１８へと送られる。

【００２１】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。アルゴンボンベ２１と電磁弁１９
ａ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。

【００２２】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。

【００２３】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
水を蒸気発生器１８に送り込むことで生成される。ま
た、貯水タンク２６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。

【００２４】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。

【００２５】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。蒸気発
生器１８には、水を加熱気化するとともに、フロンガス
等をあらかじめ加熱するカートリッジヒータ３６が設け
られており、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が回避される。

【００２６】蒸気発生器１８内には、並列する二つの流
路３４ａ、３４ｂが形成されていて、その側方にカート
リッジヒータ３６が並設され、出口近傍には温度検出用
の熱電対３８が設置されている。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。水蒸気を生成する側の流路３４ｂ
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構造となっている。

【００２７】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。

【００２８】蒸気発生器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１
６を通ってプラズマ放電管５へと供給されるようになっ
ている。ガス供給管１６にはテフロン（登録商標）チュ
ーブが使用されており、その周囲は伝熱線を内蔵したヒ
ータパッド２０で覆われている。なお、ヒータパッド２
０の加熱温度は、水蒸気の結露を防止するため、水蒸気
の凝縮温度より高い１１０℃以上に設定されている。

【００２９】反応管１５は断面円筒形をなし、基端（上
端）をプラズマ放電管５の終端と連結されている。反応
管１５の内部はプラズマ放電管５の環状通路と連通し、
該環状通路を通じてアルゴンガス、フロンガス、および
水蒸気が流入する。

【００３０】反応管１５には、内部に向けてエアを供給
する酸素供給手段として、エアコンプレッサ４６が接続
され、エアを供給する配管系には電磁弁１９ｄが設けら
れている。反応管１５へのエアの供給位置は、図２に示
すようにプラズマ放電管５の終端に近接して設けられて
いる。

【００３１】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
能に接続されており、また、吹込管４５はＳＵＳ材によ
り構成されており、図１に示すように排ガス処理タンク
４１内に収容されて途中で折曲されている。

【００３２】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。

【００３３】 （式１） ＣＣｌ₂Ｆ₂＋２Ｈ₂Ｏ→２ＨＣｌ＋２ＨＦ＋ＣＯ₂ （式２） ２ＨＣｌ＋Ｃａ(ＯＨ)₂→ＣａＣｌ₂＋２Ｈ₂Ｏ ２ＨＦ ＋Ｃａ(ＯＨ)₂→ＣａＦ₂ ＋２Ｈ₂Ｏ

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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
状態を保ち、操業期間中以外は停止状態を保つようにな
っている。

【００３８】排ガス処理タンク４１には、ＰＨセンサ５
５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４参照）によ
り監視されており、例えばＰＨ値が９（運転開始時は１
１〜１２）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。

【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、中和反応後のアル
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。さら
に、タンク内には温度検出用の熱電対５４が設置されて
いる。

【００４０】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
て処理液を沈降（中継槽）槽６２に送ることができるよ
うになっている。沈降槽６２の内部には攪拌器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。

【００４１】次に、図４を参照して、プラズマ放電管
５、円筒導波管７および反応管１５を具備して有機ハロ
ゲン化合物と水蒸気との反応系する分解装置部１００の
構造について説明する。図において、符号１０１は、放
電管５を保持するホルダである。このホルダ１０１は、
外管ホルダ１０２と、この外管ホルダ１０２の上部に取
り付けられる内管ホルダ１０３と、この内管ホルダ１０
３の上部に取り付けられる上部ホルダ１０４とを有して
おり、これらがボルト１０５によって締結されて一体化
され、その外側は、カバー１０１ａによって覆われてい
る。この外管ホルダ１０２は、方形放電管１が接続され
た接続部１０６を介して外側導体８の上端部に固定され
ている。つまり、これら外管ホルダ１０２、接続部１０
６及び外側導体８が軸心が合わされた状態にボルト締結
されている。また、外側導体８の下端部には、挿通孔１
０７が形成された端板１０８を有するキャビティ１０９
が締結固定されている。

【００４２】外管ホルダ１０２には、取り付け孔１１０
が形成されており、この取り付け孔１１０には、上端部
における外周にカラー１１１が固定された外管１２が挿
通され、その外管１２のカラー１１１が嵌合されてい
る。このカラー１１１は、樹脂等から形成された円筒状
のもので、外管１２の上端部における外周側に配設され
て接着剤等によって固定されている。

【００４３】また、外管ホルダ１０２には、取り付け孔
１１０を挟んで２つのカートリッジヒータ１２１ａ，１
２１ｂが設置されている。このうち、カートリッジヒー
タ１２１ａは、プラズマ分解装置の操業開始から停止ま
で常時作動して分解装置部１００を保温する保温用とし
て機能し、カートリッジヒータ１２１ｂは分解装置部１
００の温度変化に応じて作動／非作動して分解装置部１
００を適温に保つ温度調節用として機能する。２つのカ
ートリッジヒータ１２１ａ，１２１ｂの働きにより、分
解装置部１００の内部は１１０℃以上に保たれ、ガス供
給管１６を通じて導入された水蒸気の結露を防止してい
る。

【００４４】このカラー１１１には、その上端部に、周
方向へわたって突出するフランジ部１１１ａが形成され
ており、このカラー１１１のフランジ部１１１ａが外管
ホルダ１０２の取り付け孔１１０の上端側の開口縁部に
係止し、これにより、外管１２が外管ホルダ１０２に保
持されている。

【００４５】また、内管ホルダ１３には、外管ホルダ１
０２と同様に、取り付け孔１１２が形成されており、こ
の取り付け孔１１２には、上端部におけるカラー１１３
が固定された内管１１が挿通され、その内管１１のカラ
ー１１３が嵌合されている。このカラー１１３には、そ
の上端部に、周方向へわたって突出するフランジ部１１
３ａが形成されており、このカラー１１３のフランジ部
１１３ａが内管ホルダ１０３の取り付け孔１１２の上端
側開口縁部に係止し、これにより、内管１１が内管ホル
ダ１０３に保持されている。

【００４６】外管１２を保持する外管ホルダ１０２に
は、その上部に位置決め凹部１１４が形成され、内管１
１を保持する内管ホルダ１０３には、その下部に位置決
め凸部１１５が形成されている。そして、外管ホルダ１
０２の上部に内管ホルダ１０３を組み合わせる際に、内
管ホルダ１０３の位置決め凸部１１５を、外管ホルダ１
０２の位置決め凹部１１４に嵌合させることにより、こ
れら外管ホルダ１０２と内管ホルダ１０３とが互いに位
置決めされ、これにより、これら外管ホルダ１０２及び
内管ホルダ１０３に保持された外管１２及び内管１１の
軸心が一致されるようになっている。つまり、これら外
管ホルダ１０２の位置決め凹部１１４と、内管ホルダ１
０３の位置決め凸部１１５とから、外管１２及び内管１
１の位置決め部が構成されている。

【００４７】そして、内管ホルダ１０３のガス供給口１
０３ａへガス供給管１６から各種ガスが供給されて外管
１２と内管１１との隙間へ送り込まれるようになってい
る。また、外管ホルダ１０２と内管ホルダ１０３との間
及び内管ホルダ１０３と上部ホルダ１０４との間には、
それぞれＯリング１１６が設けられており、これらの間
が確実にシールされるようになっている。また、反応管
１５の上部には、位置決め凹部１１７が形成されたリア
クタ１１８が設けられており、このリアクタ１１８の位
置決め凹部１１７には、円筒導波管７を構成する外側導
体８の下端部に設けられたキャビティ１０９が嵌合され
ている。

【００４８】そして、このキャビティ１０９を、リアク
タ１１８の位置決め凹部１１７へ嵌合させることによ
り、円筒導波管７の外側導体８の中心に位置決めされた
放電管５と反応管１５との軸心が一致され、外管１２が
リアクタ１１８に形成された連通孔１１８ａに挿通され
るようになっている。つまり、この位置決め凹部１１７
とキャビティー１０９とによって位置決め部が構成され
ている。なお、符号１１９は外管ホルダ１０２から接続
部１０６への伝熱を防止する断熱シート、１２０は連通
孔１１８ａと外管１２とをシールするシール材である。

【００４９】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。

【００５０】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、プラズマ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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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内でスラリが沈澱する。

【００５４】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。

【００５５】制御装置６１は、圧力スイッチ２３、３
３、熱電対３８、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蒸気発生器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。

【００５６】次に、図５に示されたフロン分解の工程に
ついて、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
てプラズマ放電管５に３分間供給する。このエアは、蒸
気発生器１８を通過することにより、１００〜１８０℃
に加熱される。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。

【００５７】電磁弁１９ｃを閉にするとともに電磁弁１
９ａを開にして、アルゴンガスをプラズマ放電管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。

【００５８】このときのガス供給量は、４〜４０l/mi
n、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プラズマ
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。

【００５９】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。

【００６０】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プラズマ放電管５に導入
されたガスはプラズマ状態に加熱される。

【００６１】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、プラズマ放電管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２６から水を吸引し、これを蒸気発生器１８に通し
て加熱し、生成した水蒸気をプラズマ放電管５に供給す
る。

【００６２】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
なるためである。したがって、上記のように水蒸気をプ
ラズマ放電管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。

【００６３】また、この水蒸気は、蒸気発生器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、蒸気発生器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。

【００６４】次いで、電磁弁１９ｂを開にして、フロン
ガスをプラズマ放電管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３２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る。

【００６５】このようにしてプラズマ放電管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、プラズマ
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、プラズマ放電管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。

【００６６】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。

【００６７】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分解さ
れるが、反応管１５内でのフロンガスの分解反応が十分
に進まない場合にはＣＯ（一酸化炭素）ガスが生成され
る。

【００６８】そこで、電磁弁１９ｄを開としてエアコン
プレッサ４６から反応管１５内にエアを供給すると、エ
アは空気配管４８を通じて反応管１５内に流入し、ＣＯ
ガスと反応（燃焼）してＣＯ₂ガスを生成する。

【００６９】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４１内のア
ルカリ液中に放出される。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、中
和反応後の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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】沈降槽６２に移した処理液を攪拌器６２ａ
で攪拌しつつ凝集剤を均一に添加し、攪拌器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。

【００７３】上記のように構成されたプラズマ分解装置
において特筆すべきは、ガス供給管１６をヒータパッド
２０で覆い、分解装置部１００にはカートリッジヒータ
１２１ａ，１２１ｂを設置して、蒸気発生器１８からプ
ラズマ放電管５に至る経路を加熱し保温する点である。

【００７４】この蒸気発生器１８からプラズマ放電管５
に至る経路を、水蒸気の凝縮温度より高い１１０℃以上
に保つことにより、水蒸気が結露せずにプラズマ放電管
に供給されるので、水蒸気の結露を原因とするプラズマ
炎の揺れを防止してプラズマ放電管の劣化を抑制するこ
とができるのである。

【００７５】ところで、本実施形態においては、水蒸気
の結露を防止するべくガス供給管１６にテフロンチュー
ブを使用したが、ヒータパッド２０による保温作用が充
分に期待できる場合は、ＳＵＳ製チューブを使用するの
が、コスト的に見て有効である。また、ヒータパッド２
０についても、ガス供給管１６の温度に応じて作動／非
作動を切り換える温度調節機構を付与してもよい。

【００７６】分解装置部１００には２つのカートリッジ
ヒータ１２１ａ，１２１ｂを設置し、これらに保温用、
温度調節用の役割を持たせて温度管理を厳密に行い、プ
ラズマ放電管５のまわりを結露の起きにくい適度な温度
に保つべく構成したが、充分な温度管理が可能であれば
ヒータをひとつにしてもよい。またヒータの種類はカー
トリッジヒータに制限されるものではなく、その他の好
適な加熱手段を採用することができる。

【００７７】なお、本発明に係る有機ハロゲン化合物分
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。 （１）三方弁５６は冷却用熱交換器５３ｃの下流に設け
たが、スラリーポンプ５３ａの下流側であって、冷却用
熱交換器５３ｃの上流側に設けてもよい。 （２）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６１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。 （３）点火電極１４の先端を放電管５の内部に配置する
代わりに、放電管５の外部に配置して、火花放電で着火
するようにしてもよい。 （４）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。 （５）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。 （６）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。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
水蒸気の供給経路を加熱し保温することにより、反応系
に水蒸気が供給される過程で水蒸気が結露せずにプラズ
マ放電管に供給されるので、水蒸気の結露を原因とする
プラズマ炎の揺れを防止してプラズマ放電管の劣化を抑
制することができる。これにより、プラズマ放電管の交
換頻度を低減して操業にかかるコストの削減を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る分解装置の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】 同分解装置を構成する分解装置部の構造を示
す断面図である。

【図５】 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とを経時的に示す比
較図である。

【符号の説明】

１ 方形導波管 ２ マイクロ波発信器 ５ プラズマ放電管 ７ 円筒導波管 １５ 反応管 １６ ガス供給管 ２０ ヒータパッド １２１ａ,１２１ｂ カートリッジヒータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2E191 BA12 BD11 BD18 4G075 AA37 BA05 CA02 CA48 4H006 AA05 AC13 AC26 BA91 BE60 EA02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機ハロゲン化合物を含むガスにマイク
   ロ波によってエネルギーを投入して熱プラズマを生成
   し、該熱プラズマ中で有機ハロゲン化合物を水蒸気と反
   応させて分解する有機ハロゲン化合物の分解処理方法で
   あって、 水蒸気の供給経路を加熱し保温することを特徴とする有
   機ハロゲン化合物の分解処理方法。
2. 【請求項２】 有機ハロゲン化合物を含むガスにマイク
   ロ波によってエネルギーを投入して熱プラズマを生成
   し、該熱プラズマ中で有機ハロゲン化合物を水蒸気と反
   応させて分解する有機ハロゲン化合物の分解処理装置で
   あって、 有機ハロゲン化合物と水蒸気との反応系、および蒸気発
   生器から該反応系までの水蒸気の供給経路の両方、もし
   くはいずれか一方に、加熱手段が設置されていることを
   特徴とする有機ハロゲン化合物の分解処理装置。
3. 【請求項３】 前記反応系に、常時作動して反応系を保
   温する保温用の加熱手段と、反応系の温度変化に応じて
   作動／非作動して反応系の温度を調節する温度調節用の
   加熱手段とを設置することを特徴とする請求項２記載の
   有機ハロゲン化合物の分解処理装置。