JP2004216231A - 高周波プラズマによる化合物分解方法および化合物分解装置 - Google Patents
高周波プラズマによる化合物分解方法および化合物分解装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】システムのコンパクト化、イニシャルコストならびにメンテナンスコストを低減させつつ、高周波プラズマの安定化を図って、有機ハロゲン化合物の分解を促進すること。
【解決手段】放電管２の外周に巻回された高周波コイル４に励磁電流を流して、放電管２の内部に高周波プラズマである誘導プラズマを発生させ、放電管２内に供給された有機ハロゲン化合物８を分解処理する高周波プラズマによる化合物分解装置において、放電管２および高周波コイル４によって構成されるプラズマトーチ５、および当該プラズマトーチ５に接続された反応炉９の内部の圧力を、真空とならない大気圧以上かつ水柱２ｍ以下の条件として、有機ハロゲン化合物８を分解処理する。
【選択図】 図１
【解決手段】放電管２の外周に巻回された高周波コイル４に励磁電流を流して、放電管２の内部に高周波プラズマである誘導プラズマを発生させ、放電管２内に供給された有機ハロゲン化合物８を分解処理する高周波プラズマによる化合物分解装置において、放電管２および高周波コイル４によって構成されるプラズマトーチ５、および当該プラズマトーチ５に接続された反応炉９の内部の圧力を、真空とならない大気圧以上かつ水柱２ｍ以下の条件として、有機ハロゲン化合物８を分解処理する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電管の外周に巻回された高周波コイルに励磁電流を流して、放電管の内部に高周波プラズマである誘導プラズマを発生させ、放電管内に供給された有機ハロゲン化合物を分解処理する化合物分解方法および化合物分解装置に係り、特に高周波プラズマの安定化を図って、有機ハロゲン化合物の分解を促進できるようにした高周波プラズマによる化合物分解方法および化合物分解装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、フロン等の有機ハロゲン化合物を分解する装置として、高周波プラズマを利用した分解処理装置が知られている。
【０００３】
この高周波プラズマによる化合物分解装置は、石英やセラミックス等の絶縁性物質で形成された放電管の外周に巻回された高周波コイルに高周波の励磁電流を流して、放電管の内部に高周波プラズマである誘導プラズマを発生させ、この誘導プラズマ中に処理対象となるガスや微粉末を投入して、所定の分解処理を実行するものである。
【０００４】
すなわち、この高周波プラズマ装置は、例えば、プラズマ中に注入された固体粉末を溶融粒子として基板上に付着・堆積させるプラズマ溶射、ダイヤモンド等の非平衡材料の成膜、微粒子の製造、あるいはフロン等の有機ハロゲン化合物の分解等に、多く利用されてきている。
【０００５】
しかしながら、上述した従来の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、必ずしも安定したプラズマ維持がされていないのが現状である。
【０００６】
そこで、これを解決するために、有機ハロゲン化合物の分解に際して、高周波プラズマを安定化させるために、装置を減圧（１５０〜６００ｔｏｒｒ＝０．０２〜０．０８ＭＰｕ）して分解処理する化合物分解装置が提案されてきている。
【０００７】
【特許文献】「特許第２７３２４７２号」
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような化合物分解装置においては、減圧のためのポンプ等の装置やシール構造が必要となり、システムが複雑化し、イニシャルコストならびにメンテナンスコストがかさんでしまう。
【０００９】
また、分解対象や分解生成物に、反応性や腐食性の物質ならびに粉体等が含まれる場合には、減圧のために装置を密封するためのシール構造が複雑化したり、シール材料が高価になる等の弊害が出る。
【００１０】
本発明の目的は、システムのコンパクト化、イニシャルコストならびにメンテナンスコストを低減させつつ、高周波プラズマの安定化を図って、有機ハロゲン化合物の分解を促進することが可能な高周波プラズマによる化合物分解方法および化合物分解装置を提供することにある。
【００１１】
【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、請求項１に対応する発明では、放電管の外周に巻回された高周波コイルに励磁電流を流して、放電管の内部に高周波プラズマである誘導プラズマを発生させ、放電管内に供給された有機ハロゲン化合物を分解処理する高周波プラズマによる化合物分解装置において、放電管および高周波コイルによって構成されるプラズマトーチ、および当該プラズマトーチに接続された反応炉の内部の圧力を、真空とならない大気圧以上かつ水柱２ｍ以下の条件として、有機ハロゲン化合物を分解処理するようにしている。
【００１２】
従って、請求項１に対応する発明の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、放電管および高周波コイルによって構成されるプラズマトーチ、および当該プラズマトーチに接続された反応炉の内部の圧力を、真空とならない大気圧以上かつ水柱２ｍ以下の条件として、有機ハロゲン化合物を分解処理することにより、前述のようなポンプ等の装置やシール構造が必要となるため、システムをコンパクト化し、イニシャルコストならびにメンテナンスコストを低減させることができる。
また、大気圧プラズマは、減圧プラズマと比べて単位体積当たりの粒子数が多く、粒子数に比例して、電子密度、イオン密度等、反応性の高い粒子密度も高いため、高周波プラズマ中での物質の分解反応が促進され、高周波プラズマの安定化を図って、有機ハロゲン化合物の分解をより一層効率的に促進することができる。
【００１３】
また、請求項２に対応する発明では、上記請求項１に対応する発明の高周波プラズマによる化合物分解装置において、プラズマトーチおよび反応炉の内部の圧力を、真空とならない大気圧以上かつ水柱２ｍ以下の条件とする手段としては、プラズマトーチ、および当該プラズマトーチに接続された反応炉で分解されたガスの流れ方向に沿って反応炉の下方に接続された、水溶液冷却タンクと、水溶液冷却タンクの水溶液中に延びる排出部と、水溶液冷却タンクの水溶液の存在しない部分に取り付けられて排ガス処理系へガスを排出する排ガス管と、から構成している。
【００１４】
従って、請求項２に対応する発明の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、プラズマトーチおよび反応炉の内部の圧力を、真空とならない大気圧以上かつ水柱２ｍ以下の条件とする手段を、プラズマトーチ、および当該プラズマトーチに接続された反応炉で分解されたガスの流れ方向に沿って反応炉の下方に接続された、水溶液冷却タンクと、水溶液冷却タンクの水溶液中に延びる排出部と、水溶液冷却タンクの水溶液の存在しない部分に取り付けられて排ガス処理系へガスを排出する排ガス管とから構成することにより、上記請求項１に対応する発明の作用を、より一層効果的に実現することができる。
【００１５】
一方、請求項３に対応する発明では、放電管の外周に巻回された高周波コイルに励磁電流を流して、放電管の内部に高周波プラズマである誘導プラズマを発生させ、放電管内に供給された有機ハロゲン化合物を、当該有機ハロゲン化合物と共に同時に反応用補助剤を供給して分解処理する高周波プラズマによる化合物分解装置において、反応用補助剤は、有機ハロゲン化合物の供給ラインとは別ラインから別個に、複数の供給口から有機ハロゲン化合物と事前に混合しないで供給するようにしている。
【００１６】
従って、請求項３に対応する発明の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、反応用補助剤を、有機ハロゲン化合物の供給ラインとは別ラインから別個に、複数の供給口から有機ハロゲン化合物と事前に混合しないで供給することにより、反応用補助剤の供給量を加減調整することが可能となるため、分解状況をより一層効果的に保持することができる。
【００１７】
また、請求項４に対応する発明では、上記請求項３に対応する発明の高周波プラズマによる化合物分解装置において、反応用補助剤としては、酸素または空気の気体を供給し、また反応用補助剤の供給口としては、放電管および高周波コイルによって構成されるプラズマトーチ内に形成されるプラズマ炎の、有機ハロゲン化合物の種類に応じて選択される上端または下端の少なくとも一端とするようにしている。
【００１８】
従って、請求項４に対応する発明の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、反応用補助剤として、酸素または空気の気体を供給し、また当該反応用補助剤の供給口を、放電管および高周波コイルによって構成されるプラズマトーチ内に形成されるプラズマ炎の、有機ハロゲン化合物の種類に応じて選択される上端または下端の少なくとも一端とすることにより、燃焼反応をより一層迅速にかつ均一に行なうことができる。
【００１９】
さらに、請求項５に対応する発明では、上記請求項３または請求項４に対応する発明の高周波プラズマによる化合物分解装置において、反応用補助剤としては、プラズマトーチからの排ガスの流れ方向に沿って（反応炉側の下方向に向かって）、または、周囲から中心（半径方向）に向かって、もしくは、接線方向に向かって、のうちの少なくともいずれか一つの方向性を持って、複数の供給口から供給するようにしている。
【００２０】
従って、請求項５に対応する発明の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、反応用補助剤を、プラズマトーチからの排ガスの流れ方向に沿って（反応炉側の下方向に向かって）、または周囲から中心（半径方向）に向かって、もしくは接線方向に向かって、のうちの少なくともいずれか一つの方向性を持って、複数の供給口から供給することにより、プラズマ生成ガスの混合状態を良好とすることが可能となるため、高周波プラズマを不安定にさせることなく、かつ分解反応をより一層効率よく促進させることができる。
【００２１】
一方、請求項６に対応する発明では、放電管の外周に巻回された高周波コイルに励磁電流を流して、放電管の内部に高周波プラズマである誘導プラズマを発生させ、放電管内に供給された有機ハロゲン化合物を分解処理する高周波プラズマによる化合物分解方法において、放電管および高周波コイルによって構成されるプラズマトーチに連結する流路から、プラズマ生成ガスをプラズマトーチ中に供給し、高周波プラズマを生成した後に、有機ハロゲン化合物をプラズマトーチ中に供給し、有機ハロゲン化合物の供給開始後、定格有機ハロゲン化合物処理量まで徐々に増加させていく途中において、プラズマ生成ガスの供給を停止するようにしている。
【００２２】
従って、請求項６に対応する発明の高周波プラズマによる化合物分解方法においては、放電管および高周波コイルによって構成されるプラズマトーチに連結する流路から、プラズマ生成ガスをプラズマトーチ中に供給し、高周波プラズマを生成した後に、有機ハロゲン化合物をプラズマトーチ中に供給し、有機ハロゲン化合物の供給開始後、定格有機ハロゲン化合物処理量まで徐々に増加させていく途中において、プラズマ生成ガスの供給を停止することにより、プラズマ生成ガスの使用量を節約することが可能となるため、ランニングコストを低減することができる。
【００２３】
また、請求項７に対応する発明では、放電管の外周に巻回された高周波コイルに励磁電流を流して、放電管の内部に高周波プラズマである誘導プラズマを発生させ、放電管内に供給された有機ハロゲン化合物を分解処理する高周波プラズマによる化合物分解装置において、放電管および高周波コイルによって構成されるプラズマトーチの部材を、有機ハロゲン化合物の分解生成物の露点以上乃至５５０℃以下の温度範囲に加熱する手段を備えている。
【００２４】
従って、請求項７に対応する発明の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、放電管および高周波コイルによって構成されるプラズマトーチの部材を、有機ハロゲン化合物の分解生成物の露点以上乃至５５０℃以下の温度範囲に加熱することにより、腐食性物質による放電管や各種部材の腐食等の弊害を低減することが可能となるため、高周波プラズマが不安定にならないようにすることができる。
【００２５】
さらに、請求項８に対応する発明では、放電管の外周に巻回された高周波コイルに励磁電流を流して、放電管の内部に高周波プラズマである誘導プラズマを発生させ、放電管内に供給された有機ハロゲン化合物を分解処理する高周波プラズマによる化合物分解装置において、放電管内に供給される有機ハロゲン化合物を、当該有機ハロゲン化合物の分解生成物の露点以上乃至５５０℃以下の温度範囲に加熱して供給する手段を備えている。
【００２６】
従って、請求項８に対応する発明の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、放電管内に供給される有機ハロゲン化合物を、当該有機ハロゲン化合物の分解生成物の露点以上乃至５５０℃以下の温度範囲に加熱して供給することにより、腐食性物質による放電管や各種部材の腐食等の弊害を低減することが可能となるため、高周波プラズマが不安定にならないようにすることができる。
【００２７】
一方、請求項９に対応する発明では、放電管の外周に巻回された高周波コイルに励磁電流を流して、放電管の内部に高周波プラズマである誘導プラズマを発生させ、放電管内に供給された有機ハロゲン化合物を、当該有機ハロゲン化合物と共に同時に反応用補助剤を供給して分解処理する高周波プラズマによる化合物分解装置において、放電管内に供給される有機ハロゲン化合物、および反応用補助剤を、有機ハロゲン化合物の分解生成物の露点以上乃至５５０℃以下の温度範囲に加熱して供給する手段を備えている。
【００２８】
従って、請求項９に対応する発明の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、放電管内に供給される有機ハロゲン化合物、および反応用補助剤を、有機ハロゲン化合物の分解生成物の露点以上乃至５５０℃以下の温度範囲に加熱して供給することにより、腐食性物質による放電管や各種部材の腐食等の弊害を低減することが可能となるため、高周波プラズマが不安定にならないようにすることができる。
【００２９】
また、請求項１０に対応する発明では、放電管の外周に巻回された高周波コイルに励磁電流を流して、放電管の内部に高周波プラズマである誘導プラズマを発生させ、放電管内に供給された有機ハロゲン化合物を分解処理する高周波プラズマによる化合物分解装置において、有機ハロゲン化合物を気化させる気化手段と、気化手段により気化された有機ハロゲン化合物を独立して気液分離または気固分離し、放電管内に供給する分離手段と、を備えている。
【００３０】
従って、請求項１０に対応する発明の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、有機ハロゲン化合物を気化させ、当該気化された有機ハロゲン化合物を独立して気液分離または気固分離して、放電管内に供給することにより、不純物の混合による適正処理条件の変動、高周波プラズマ特性の変動を抑制することが可能となるため、高周波プラズマの安定性を保持して、有機ハロゲン化合物の分解をより一層効率的に促進することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３２】
（第１の実施の形態：請求項１、請求項２に対応）
図１は、本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置の全体構成例を示す概要図である。
【００３３】
図１において、高周波プラズマ装置１は、石英やセラミックス等の絶縁性物質で円筒状に形成された放電管２と、この放電管２の外周に巻回され高周波電源３から供給される高周波の励磁電流によって放電管２の内部に高周波プラズマである誘導プラズマを発生・維持する高周波コイル４と、これら放電管２および高周波コイル４から構成されるプラズマトーチ５を支持する基台となるフランジ部６と、放電管２の上部を覆う図示しない蓋体とを備えている。
【００３４】
そして、プラズマトーチ５に連結する図示しない流路から、プラズマ生成ガスであるアルゴンガスをプラズマトーチ５内に供給し、さらにボイラ７からの水蒸気と、フロン供給系８からの有機ハロゲン化合物であるフロンとの混合ガスをプラズマトーチ５内に供給し、当該プラズマトーチ５に接続された反応炉９においてフロンを分解処理する。
【００３５】
反応炉９における反応後の排ガスは、反応炉９内に溜まり、反応炉９の底から気泡となって水溶液冷却タンク（管）１０の内部に排出、すなわちバブリングしながら水溶液冷却タンク１０の内部に流出する。
【００３６】
また、水溶液冷却タンク１０には、水溶液冷却タンク１０内の酸性の水溶液中に延びる排出部１１と、水溶液冷却タンク１０内の酸性の水溶液の存在しない部分に取り付けられて後述する排ガス処理系へガスを排出する排ガス管１２とを備えている。
【００３７】
これにより、プラズマトーチ５、および反応炉９の内部の圧力を、真空とならない大気圧以上かつ水柱２ｍ以下の条件として、有機ハロゲン化合物であるフロンを分解処理するようにしている。
【００３８】
なお、反応炉９の内部には、燃焼用空気を供給すると共に、水溶液冷却タンク１０内の酸性の水溶液の一部を供給するようにしている。
【００３９】
一方、反応後排ガスは、水溶液冷却タンク１０から、排ガス管１２を介し、ブロア１３により引かれて２つのスクラバ１４，１５側に順次流れ、排ガスとして大気中に排出する（排ガス処理系）。
【００４０】
また、水溶液冷却タンク１０内の酸性の水溶液は、排出部１１を介し、中和タンク１６にて中和し、凝集タンク１７にて凝集し、脱水機１８にて脱水し、ホタル石等の汚泥を除去して排水する。
【００４１】
一方、冷却水系は、高周波プラズマ装置１に純水装置１９から冷却水を供給し、当該高周波プラズマ装置１の放電管２等で加熱された冷却水を、水溶液冷却タンク１０、図示しないポンプを経由して図示しない熱交換器に導入し、クーリングタワー２０で冷却された水により、当該熱交換器で熱交換して冷却し、再度高周波プラズマ装置１に供給し、閉ループ循環させて高周波プラズマ装置１を冷却する。
【００４２】
次に、以上のように構成した本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置の作用について説明する。
【００４３】
図１において、分解前には、プラズマトーチ５、および反応炉９の内部の圧力を、真空とならない大気圧以上かつ水柱２ｍ以下の条件に維持しつつ、プラズマトーチ５内にアルゴンガスを供給し、この状態で高周波コイル４に高周波の励磁電流を供給し、誘導プラズマを発生させる。
【００４４】
その後、プラズマトーチ５内に、フロン供給系８からのフロンと、ボイラー７からの水蒸気との混合ガスを供給する。
【００４５】
誘導プラズマの中心温度は、１００００〜１５０００℃程度になっており、プラズマトーチ５内に供給されたフロンおよび水蒸気は、反応炉９において高温により高い効率で分解する。
【００４６】
そして、反応炉９における反応後排ガスは、反応炉９内に溜まり（容積が増加）、やがて反応炉９の底から気泡となって、水溶液冷却タンク１０の内部に排出される。
【００４７】
すなわち、反応後排ガスは、バブリングしながら水溶液冷却タンク１０の内部に流出し、やがてブロア１３にひかれて、スクラバ１４，１５側に流れていく。
【００４８】
以上の説明から、プラズマトーチ５および反応炉９内部の圧力は、図１に示す気密水頭（Ｈ）分だけ、大気圧力よりも高くなる。この気密水頭（Ｈ）は、実機において約５００ｍｍ水柱である。
【００４９】
水溶液冷却タンク１０の水位Ａは、中和タンク１６に酸性の水溶液を送り出す図示しないポンプの間欠運転により、常に一定レベル範囲となるように制御されている。
【００５０】
このレベル設定を調整することにより、プラズマトーチ５および反応炉９内部の圧力は、正圧側に調整することができる。
【００５１】
本実施の形態では、この大気圧以上の正圧条件下での分解を行なうことが、従来にはなかった大きな特徴である。
【００５２】
すなわち、プラズマトーチ５、および反応炉９の内部の圧力を、真空とならない大気圧以上かつ水柱２ｍ以下の条件として、有機ハロゲン化合物であるフロンを分解処理するようにしていることにより、前述した従来のようなポンプ等の装置やシール構造が必要となるため、システムをコンパクト化し、イニシャルコストならびにメンテナンスコストを低減させることができる。
【００５３】
また、大気圧プラズマは、減圧プラズマと比べて単位体積当たりの粒子数が多く、粒子数に比例して、電子密度、イオン密度等、反応性の高い粒子密度も高いため、誘導プラズマ中での物質の分解反応が促進され、誘導プラズマの安定化を図って、有機ハロゲン化合物であるフロンの分解をより一層効率的に促進することができる。
【００５４】
上述したように、本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置では、システムのコンパクト化、イニシャルコストならびにメンテナンスコストを低減させつつ、誘導プラズマの安定化を図って、有機ハロゲン化合物の分解を促進することが可能となる。
【００５５】
（第２の実施の形態：請求項３、請求項４に対応）
図２は、本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置の要部構成例を示す断面図であり、図１と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００５６】
すなわち、本実施の形態は、図２に示すように、前記図１におけるプラズマトーチ５内に、有機ハロゲン化合物であるフロンと共に同時に反応用補助剤２１を供給するようにし、さらに当該反応用補助剤２１を、有機ハロゲン化合物であるフロンの供給ラインとは別ラインから別個に、複数の供給口から有機ハロゲン化合物であるフロンと事前に混合しないで供給する構成としている。
【００５７】
ここで、反応用補助剤２１としては、酸素または空気の気体を供給し、また反応用補助剤２１の供給口としては、プラズマトーチ５内に形成されるプラズマ炎の、有機ハロゲン化合物の種類に応じて選択される上端２２または下端２３の少なくとも一端（本例では、プラズマ炎の上端２２および下端２３）とするようにしている。
【００５８】
次に、以上のように構成した本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、プラズマトーチ５内に、有機ハロゲン化合物であるフロンと共に同時に反応用補助剤２１を供給するようにし、さらに反応用補助剤２１を、有機ハロゲン化合物であるフロンの供給ラインとは別ラインから別個に、２つの供給口から有機ハロゲン化合物であるフロンと事前に混合しないで供給するようにしていることにより、反応用補助剤２１の供給量を加減調整することができるため、高周波プラズマを不安定にさせることなく、分解状況をより一層効果的に保持することが可能となる。
【００５９】
また、反応用補助剤２１として、酸素または空気の気体を供給し、また当該反応用補助剤２１の供給口を、プラズマトーチ５内に形成される誘導プラズマ炎の、有機ハロゲン化合物の種類に応じて選択される上端または下端の少なくとも一端とするようにしていることにより、誘導プラズマを不安定にさせることなく、燃焼反応をより一層迅速にかつ均一に行なうことが可能となる。
【００６０】
上述したように、本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置では、反応用補助剤２１の供給量を加減調整することができ、分解状況をより一層効果的に保持することが可能となると共に、分解反応をより一層迅速にかつ均一に行なうことが可能となる。
【００６１】
（第３の実施の形態：請求項５に対応）
図３は、本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置の要部構成例を示す断面図であり、図２と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００６２】
すなわち、本実施の形態は、前記図２における反応用補助剤２１を、図３（ａ）に示すように、プラズマトーチ５からの排ガスの流れ方向に沿って（反応炉９側の下方向に向って）、または図３（ｂ）に示すように、周囲から中心（半径方向）に向って、もしくは図３（ｃ）に示すように、接線方向に向って、のうちの少なくともいずれか一つの方向性を持って、前述した複数の供給口から供給する構成としている。
【００６３】
次に、以上のように構成した本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、誘導プラズマは、その中心部が１００００℃以上、プラズマテール部においても数百〜千数百℃の温度勾配を有していることから、当該プラズマテール部に反応用補助剤２１を、プラズマトーチ５からの排ガスの流れ方向に沿って（反応炉側の下方向に向かって）、または周囲から中心（半径方向）に向かって、もしくは接線方向に向かって、のうちの少なくともいずれか一つの方向性を持って、複数の供給口から供給するようにしていることにより、プラズマ生成ガスであるアルゴンガスの混合状態を良好とすることができる。
【００６４】
特に、反応用補助剤２１を斜め下向きに供給することにより、誘導プラズマガス流に対する整流作用が働くため、反応用補助剤２１を供給しない場合に比べて、誘導プラズマの動作をより一層安定化させることができる。
【００６５】
これにより、誘導プラズマを不安定にさせることなく、かつ分解反応をより一層効率よく促進させることが可能となる。
【００６６】
すなわち、有機ハロゲン化合物がフロンの場合、誘導プラズマから発生する副生成物であるＣＯ、Ｈ２を燃焼させるため、高周波プラズマ部の後段に燃焼部を設けている。
【００６７】
しかしながら、この燃焼部では、ガス温度が低下しているため、安定燃焼には大量の空気を必要とし、排ガス量が膨大になるため、排ガス処理系が大規模になる。
【００６８】
この点、本実施の形態では、プラズマテール部に、燃焼用空気またはそれ以外の助燃を目的としたガス体を吹き込むようにすることにより、残存している一部のＣＯ、Ｈ２を燃焼させ、これを種火として後段の燃焼部を安定化させることができる。
【００６９】
これにより、燃焼部で必要な空気が大幅に低減され、排ガス処理系も縮小することができる。
【００７０】
また、ＣＯ、Ｈ２だけでなく、高周波プラズマ部で生成する微量のカーボン分も、効率よく燃焼させることができる。
【００７１】
（図４参照）
ここで、本実施の形態では、特にプラズマ炎下端２３から、反応用補助剤２１として空気を吹き込むようにすることにより、反応炉９は、実際はプラズマにて完全に分解されずに残存した一部のＣＯやＨ２をこの燃焼室にて燃焼させ、プラズマ分解装置全体のフロン分解率を高めることができる。
【００７２】
また、プラズマ炎上端２２から、反応用補助剤２１として空気を吹き込む場合についても同様であり、フロンの種類、特に液体フロンＲ１１を気化した後の分解処理時に、プラズマ部分でのＣＯやＨ２の燃焼向上に寄与することができる。
【００７３】
なお、反応用補助剤２１としては、酸素、水蒸気、空気、塩素、フッ素、窒素等、目的とする反応に応じて選択することが可能である。
【００７４】
上述したように、本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置では、プラズマ生成ガスの混合状態を良好とすることができ、高周波プラズマである誘導プラズマを不安定にさせることなく、かつ燃焼反応をより一層効率よく促進させることが可能となる。
【００７５】
（第４の実施の形態：請求項６に対応）
本実施の形態では、前述した第１乃至第３のいずれかの実施の形態において、放電管２および高周波コイル４によって構成されるプラズマトーチ５に連結する流路から、プラズマ生成ガスであるアルゴンガスをプラズマトーチ５中に供給し、高周波プラズマを生成した後に、有機ハロゲン化合物であるフロンをプラズマトーチ５中に供給し、有機ハロゲン化合物であるフロンの供給開始後、定格有機ハロゲン化合物処理量まで徐々に増加させていく途中において、プラズマ生成ガスであるアルゴンガスの供給を停止するようにしている。
【００７６】
次に、以上のような本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解方法においては、放電管２および高周波コイル４によって構成されるプラズマトーチ５に連結する流路から、プラズマ生成ガスであるアルゴンガスをプラズマトーチ５中に供給し、高周波プラズマを生成した後に、有機ハロゲン化合物であるフロンをプラズマトーチ５中に供給し、有機ハロゲン化合物であるフロンの供給開始後、定格有機ハロゲン化合物処理量まで徐々に増加させていく途中において、プラズマ生成ガスであるアルゴンガスの供給を停止するようにしていることにより、プラズマ生成ガスであるアルゴンガスの使用量を節約することができる。
【００７７】
これにより、ランニングコストを低減することができる。
【００７８】
すなわち、従来では、高周波プラズマの発生および維持には、アルゴンガス等のプラズマ生成ガスが不可欠で、化合物分解装置においても、分解処理の間中、プラズマ生成ガスを導入する必要があった。
【００７９】
しかしながら、プラズマ生成ガスで発生させた高周波プラズマに、フロン等の有機ハロゲン化合物を導入すると、有機ハロゲン化合物が分解されて有機ハロゲン化合物と副生成物との混合ガスとなるため、電離電圧が低くプラズマ化し易い状態となる。そして、この状態では、プラズマ生成ガスなしでも高周波プラズマを維持できることを、本出願人は実験により見出した。
【００８０】
そこで、本実施の形態では、高周波プラズマ生成後にプラズマ生成ガスであるアルゴンガスを停止することにより、プラズマ生成ガスであるアルゴンガスを節約することができ、ランニングコストを低減することができる。
【００８１】
（実施例）
まず、プラズマ生成ガスとしてアルゴンガスを導入し、高周波アルゴンプラズマを点弧する。
【００８２】
次に、水蒸気を導入し、アルゴン水蒸気混合プラズマを生成する。
【００８３】
ここで、有機ハロゲン化合物であるフロンを導入し、分解処理を開始する。
【００８４】
この状態で、プラズマ生成ガスであるアルゴンガスの供給を停止しても、電離電圧が低くプラズマ化し易い状態となり、安定な高周波プラズマを維持することができる。
【００８５】
また、有機ハロゲン化合物であるフロン量を増加させても、高周波プラズマの安定性は保持されるため、プラズマ生成ガスであるアルゴンガスの供給を停止しない時と、ほぼ同等の性能を得ることができた。
【００８６】
上述したように、本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解方法では、プラズマ生成ガスであるアルゴンガスの使用量を節約することができ、ランニングコストを低減することが可能となる。
【００８７】
（第５の実施の形態：請求項７に対応）
本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置は、前述した第１乃至第３のいずれかの実施の形態において、放電管２および高周波コイル４によって構成されるプラズマトーチ５の部材を、有機ハロゲン化合物であるフロンの分解生成物の露点以上乃至５５０℃以下の温度範囲に加熱する手段を備えた構成としている。
【００８８】
ここで、加熱する手段としては、電気ヒータを備えたり、あるいは高温の蒸気を通すことが好ましい。
【００８９】
次に、以上のように構成した本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、放電管２および高周波コイル４によって構成されるプラズマトーチ５の部材を、有機ハロゲン化合物であるフロンの分解生成物の露点以上乃至５５０℃以下の温度範囲に加熱するようにしていることにより、腐食性物質による放電管２や各種部材の腐食等の弊害を低減することができるため、高周波プラズマが不安定にならないようにすることができる。
【００９０】
すなわち、高周波プラズマトーチ５は、絶縁性が必要な放電管２を除き、高温に耐える金属製（例えば、アルミニウム、真喩、銅、ステンレス等）の部品で構成される。
【００９１】
しかしながら、有機ハロゲン化合物であるフロンを分解処理する過程では、塩酸、フッ酸等の腐食性の高い物質が発生する場合が多いため、これらの腐食性物質による金属部品の腐食劣化が問題となっている。
【００９２】
そして、この金属部品が腐食減肉することにより、高周波プラズマガス流が変化するため、高周波プラズマが不安定になり易い。
【００９３】
例えば、反応用補助剤２１を供給するためのフランジは、機械加工の容易な金属で形成されるが、塩酸、フッ酸等の腐食性の高い物質が発生する場合が多いため、これらの腐食性物質による金属部品の腐食劣化が問題となる。
【００９４】
この点、本実施の形態では、高周波プラズマトーチに供給する直前に反応用補助剤２１を加熱することによって、フランジを直接加熱することができる。
【００９５】
これにより、フランジ表面を、塩酸、フッ酸等の露点よりも高い温度に保持することができるため、塩酸、フッ酸等による腐食を抑制することができる。
【００９６】
このように、高周波プラズマトーチ５を構成する部品は、分解ガスに含まれた腐食性物質の露点よりも高い温度にするため、供給される有機ハロゲン化合物であるフロンまたは反応用補助剤２１そのものを事前に加熱することが極めて有効である。
【００９７】
以上の点に関して、より具体的に述べると、有機ハロゲン化合物であるフロンの分解生成物の露点は、例えば塩酸の場合、一般に図５に示すように認識されている。
【００９８】
すなわち、図５から、約１２０℃以下は腐食域である。
【００９９】
一方、上限については、図６に示すように、４８０℃以上は高温腐食が発生することが知られていること、および下表に示すように、使用材料により耐用温度が明確なことから、現在使用中の材料Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ Ｃを基準として、上限は約５５０℃以下とする。
【０１００】
【表１】
【０１０１】
そこで、本実施の形態においては、プラズマトーチ５部材の加熱温度範囲を、有機ハロゲン化合物であるフロンの分解生成物の露点以上から約５５０℃以下としている。
【０１０２】
上述したように、本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置では、腐食性物質による放電管２や各種部材の腐食等の弊害を低減することができ、高周波プラズマが不安定にならないようにすることが可能となる。
【０１０３】
（第６の実施の形態：請求項８に対応）
本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置は、前述した第１乃至第３のいずれかの実施の形態において、放電管２内に供給される有機ハロゲン化合物であるフロンを、当該有機ハロゲン化合物であるフロンの分解生成物の露点以上乃至５５０℃以下の温度範囲に加熱して供給する手段を備えた構成としている。
【０１０４】
次に、以上のように構成した本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、放電管２内に供給される有機ハロゲン化合物であるフロンを、当該有機ハロゲン化合物であるフロンの分解生成物の露点以上乃至５５０℃以下の温度範囲に加熱して供給するようにしていることにより、腐食性物質による放電管２や各種部材の腐食等の弊害を低減することができるため、高周波プラズマが不安定にならないようにすることができる。
【０１０５】
すなわち、これは、前述した第６の実施の形態と同様の理由により、極めて有効である。
【０１０６】
上述したように、本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置でも、腐食性物質による放電管２や各種部材の腐食等の弊害を低減することができ、高周波プラズマが不安定にならないようにすることが可能となる。
【０１０７】
（第７の実施の形態：請求項９に対応）
本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置は、前述した第１乃至第３のいずれかの実施の形態において、放電管２内に供給される有機ハロゲン化合物であるフロン、および反応用補助剤２１を、有機ハロゲン化合物であるフロンの分解生成物の露点以上乃至５５０℃以下の温度範囲に加熱して供給する手段を備えた構成としている。
【０１０８】
次に、以上のように構成した本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、放電管２内に供給される有機ハロゲン化合物であるフロン、および反応用補助剤２１を、有機ハロゲン化合物であるフロンの分解生成物の露点以上乃至５５０℃以下の温度範囲に加熱して供給するようにしていることにより、腐食性物質による放電管や各種部材の腐食等の弊害を低減することができるため、高周波プラズマが不安定にならないようにすることができる。
【０１０９】
すなわち、有機ハロゲン化合物であるフロン、および反応用補助剤２１は、プラズマトーチ５部材を通して供給している。
【０１１０】
この場合、有機ハロゲン化合物であるフロン、および反応用補助剤２１である空気の温度が低いと、プラズマトーチ５部材を冷却してしまうことから、有機ハロゲン化合物であるフロン、および反応用補助剤２１を、有機ハロゲン化合物であるフロンの分解生成物の露点以上乃至５５０℃以下の温度範囲に加熱して供給することが、極めて有効である。
【０１１１】
上述したように、本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置でも、腐食性物質による放電管２や各種部材の腐食等の弊害を低減することができ、高周波プラズマが不安定にならないようにすることが可能となる。
【０１１２】
（第８の実施の形態：請求項１０に対応）
図７は、本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置の要部構成例を示す断面図であり、図１乃至図３と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【０１１３】
すなわち、本実施の形態は、図８に示すように、前記図１乃至図３のいずれかの実施の形態において、有機ハロゲン化合物であるフロンを気化させる気化器２４と、気化器２４により気化された有機ハロゲン化合物を独立して気液分離または気固分離し、放電管２内に供給する分離トラップ２５と、分離トラップ２５からの気化しない液体または固体を排出する排出バルブ２６とを備えた構成としている。
【０１１４】
次に、以上のように構成した本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、有機ハロゲン化合物であるフロンを気化させ、当該気化された有機ハロゲン化合物であるフロンを独立して気液分離または気固分離して、放電管２内に供給するようにしていることにより、不純物の混合による適正処理条件の変動、高周波プラズマ特性の変動を抑制することができるため、高周波プラズマの安定性を保持して、有機ハロゲン化合物であるフロンの分解をより一層効率的に促進することができる。
【０１１５】
すなわち、従来の有機ハロゲン化合物を分解処理する高周波プラズマによる化合物分解装置においては、通常、有機ハロゲン化合物はガス状で放電管２内に供給される。
【０１１６】
しかしながら、気体だけでなく、液体または固体も含めた複数の有機ハロゲン化合物を処理対象とする場合には、液体または固体を気化させた後に、放電管２内に供給する必要がある。
【０１１７】
また、有機ハロゲン化合物が、液体のみまたは固体のみの場合でも、有機ハロゲン化合物をガス状にした後、放電管２に供給することがある。
【０１１８】
廃棄物処理や有害物処理の場合、有機ハロゲン化合物が純粋な物質ではなく、不純物を含有している場合が多いが、これら不純物は、主たる処理対象物である液体または固体の有機ハロゲン化合物処理対象物を気化させた後も、液体または固体となって存在し、配管の閉塞や損傷、プラズマの不安定といった不具合を引き起こす。
【０１１９】
この点、本実施の形態では、液体または固体の有機ハロゲン化合物を、主たる処理対象物である有機ハロゲン化合物の沸点近傍にヒータ加熱したウォーターバス中の配管に通すことにより気化させる気化器２４を通した後、気化器２４にて気化しない成分を分離し排出する分離トラップ２５を設け、気化成分のみを放電管２内に導入していることにより、不純物の混入による適正処理条件の変動、高周波プラズマ特性の変動が抑制され、効率よく分解反応を進行させることができ、信頼性の高い化合物分解装置を得ることができる。
【０１２０】
すなわち、有機ハロゲン化合物として、例えば液体フロンＲ１１を処理する場合に、その沸点温度近くまで加熱し気化させて、ガス状としてプラズマトーチに供給している。
【０１２１】
このための気化器２４ととしては、電気ヒータやウオーターバスやオイルバス等々、容易に考えられる。
【０１２２】
処理対象である有機ハロゲン化合物としての液体フロンＲ１１は、最近の家電リサイクル法が施行された情勢から、冷蔵庫の断熱フロンとして使用され、家電リサイクル工場にて冷蔵庫本体から分離・回収された廃棄物である。
【０１２３】
このような回収された液体フロンＲ１１は、既に製造日から相当時間が経過していることから、劣化や変質が起こり、またフロンの回収方式により含入する化学物質もある。
【０１２４】
例えば、スチレンやトルエン、ベンゼン基が混入し、本来のピユアな化学成分と異なったものに変化している場合が多く、これら不純物は、沸点温度が液体フロンＲ１１よりも高いため、前述の気化器では完全に気化ができないという問題がある。
【０１２５】
これら気化できない不純物が、液体のままプラズマトーチ５内に供給されると、プラズマが不安定となり、継続した安定的な処理が遂行できなくなる。
【０１２６】
分離トラップ２５は、このような不適合を改善するために設置しているものであり、分離トラップ２５に流入するのは、気化した液体フロンＲ１１と液状の不純物であるため、ガス状の液体フロンＲ１１だけを後段のプラズマトーチ５に送り出すために、分離トラップ２５内部で一度体積膨張（急拡散）させ、液状の不純物のみ排出バルブ２６から外部にドレンとして排出し分離するものである。
【０１２７】
なお、分離トラップ２５の周囲は、上流の気化器２４の設定温度（略液体フロンＲ１１の沸点温度）よりも高い温度に加熱することにより、液状の不純物を少しでも気化させることが可能であることは、説明するまでもない。
【０１２８】
（変形例）
気化器２４の構成としては、ヒータ加熱したウォーターバスの代わりに、オイルバスでもよく、また液体または固体の有機ハロゲン化合物が通流する配管周囲にヒータ等の加熱手段を設けたもの等、その他の構成を講じるようにしてもよい。
【０１２９】
また、分離トラップ２５としては、配管位置により気液または気固分離する構成、フィルター分離、サイクロン式等、種々の構成のものを適用することができる。
【０１３０】
上述したように、本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置では、不純物の混合による適正処理条件の変動、高周波プラズマ特性の変動を抑制することができ、高周波プラズマの安定性を保持して、有機ハロゲン化合物の分解をより一層効率的に促進することが可能となる。
【０１３１】
（その他の実施の形態）
尚、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形して実施することが可能である。
また、上記各実施の形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合には組合わせた作用効果を得ることができる。
さらに、上記各実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより、種々の発明を抽出することができる。
例えば、上記各実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題（の少なくとも一つ）が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果（の少なくとも一つ）が得られる場合には、この構成要件が削除された構成を発明として抽出することができる。
【０１３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の高周波プラズマによる化合物分解方法および化合物分解装置によれば、システムのコンパクト化、イニシャルコストならびにメンテナンスコストを低減させつつ、高周波プラズマの安定化を図って、有機ハロゲン化合物の分解を促進することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高周波プラズマによる化合物分解装置の第１の実施の形態を示す概要図。
【図２】本発明の高周波プラズマによる化合物分解装置の第２の実施の形態を示す断面図。
【図３】本発明の高周波プラズマによる化合物分解装置の第３の実施の形態を示す断面図。
【図４】同第３の実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置における作用効果を説明するための図。
【図５】本発明の第５の実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置における作用効果を説明するための特性図。
【図６】本発明の第５の実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置における作用効果を説明するための特性図。
【図７】本発明の高周波プラズマによる化合物分解装置の第８の実施の形態を示す断面図。
【符号の説明】
１…高周波プラズマ装置
２…放電管
３…高周波電源
４…高周波コイル
５…プラズマトーチ
６…フランジ部
７…ボイラ
８…フロン供給系
９…反応炉
１０…水溶液冷却タンク（管）
１１…排出部
１２…排ガス管
１３…ブロア
１４，１５…スクラバ
１６…中和タンク
１７…凝集タンク
１８…脱水機
１９…純水装置
２０…クーリングタワー
２１…反応用補助剤
２２…上端
２３…下端
２４…気化器
２５…分離トラップ
２６…排出バルブ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電管の外周に巻回された高周波コイルに励磁電流を流して、放電管の内部に高周波プラズマである誘導プラズマを発生させ、放電管内に供給された有機ハロゲン化合物を分解処理する化合物分解方法および化合物分解装置に係り、特に高周波プラズマの安定化を図って、有機ハロゲン化合物の分解を促進できるようにした高周波プラズマによる化合物分解方法および化合物分解装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、フロン等の有機ハロゲン化合物を分解する装置として、高周波プラズマを利用した分解処理装置が知られている。
【０００３】
この高周波プラズマによる化合物分解装置は、石英やセラミックス等の絶縁性物質で形成された放電管の外周に巻回された高周波コイルに高周波の励磁電流を流して、放電管の内部に高周波プラズマである誘導プラズマを発生させ、この誘導プラズマ中に処理対象となるガスや微粉末を投入して、所定の分解処理を実行するものである。
【０００４】
すなわち、この高周波プラズマ装置は、例えば、プラズマ中に注入された固体粉末を溶融粒子として基板上に付着・堆積させるプラズマ溶射、ダイヤモンド等の非平衡材料の成膜、微粒子の製造、あるいはフロン等の有機ハロゲン化合物の分解等に、多く利用されてきている。
【０００５】
しかしながら、上述した従来の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、必ずしも安定したプラズマ維持がされていないのが現状である。
【０００６】
そこで、これを解決するために、有機ハロゲン化合物の分解に際して、高周波プラズマを安定化させるために、装置を減圧（１５０〜６００ｔｏｒｒ＝０．０２〜０．０８ＭＰｕ）して分解処理する化合物分解装置が提案されてきている。
【０００７】
【特許文献】「特許第２７３２４７２号」
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような化合物分解装置においては、減圧のためのポンプ等の装置やシール構造が必要となり、システムが複雑化し、イニシャルコストならびにメンテナンスコストがかさんでしまう。
【０００９】
また、分解対象や分解生成物に、反応性や腐食性の物質ならびに粉体等が含まれる場合には、減圧のために装置を密封するためのシール構造が複雑化したり、シール材料が高価になる等の弊害が出る。
【００１０】
本発明の目的は、システムのコンパクト化、イニシャルコストならびにメンテナンスコストを低減させつつ、高周波プラズマの安定化を図って、有機ハロゲン化合物の分解を促進することが可能な高周波プラズマによる化合物分解方法および化合物分解装置を提供することにある。
【００１１】
【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、請求項１に対応する発明では、放電管の外周に巻回された高周波コイルに励磁電流を流して、放電管の内部に高周波プラズマである誘導プラズマを発生させ、放電管内に供給された有機ハロゲン化合物を分解処理する高周波プラズマによる化合物分解装置において、放電管および高周波コイルによって構成されるプラズマトーチ、および当該プラズマトーチに接続された反応炉の内部の圧力を、真空とならない大気圧以上かつ水柱２ｍ以下の条件として、有機ハロゲン化合物を分解処理するようにしている。
【００１２】
従って、請求項１に対応する発明の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、放電管および高周波コイルによって構成されるプラズマトーチ、および当該プラズマトーチに接続された反応炉の内部の圧力を、真空とならない大気圧以上かつ水柱２ｍ以下の条件として、有機ハロゲン化合物を分解処理することにより、前述のようなポンプ等の装置やシール構造が必要となるため、システムをコンパクト化し、イニシャルコストならびにメンテナンスコストを低減させることができる。
また、大気圧プラズマは、減圧プラズマと比べて単位体積当たりの粒子数が多く、粒子数に比例して、電子密度、イオン密度等、反応性の高い粒子密度も高いため、高周波プラズマ中での物質の分解反応が促進され、高周波プラズマの安定化を図って、有機ハロゲン化合物の分解をより一層効率的に促進することができる。
【００１３】
また、請求項２に対応する発明では、上記請求項１に対応する発明の高周波プラズマによる化合物分解装置において、プラズマトーチおよび反応炉の内部の圧力を、真空とならない大気圧以上かつ水柱２ｍ以下の条件とする手段としては、プラズマトーチ、および当該プラズマトーチに接続された反応炉で分解されたガスの流れ方向に沿って反応炉の下方に接続された、水溶液冷却タンクと、水溶液冷却タンクの水溶液中に延びる排出部と、水溶液冷却タンクの水溶液の存在しない部分に取り付けられて排ガス処理系へガスを排出する排ガス管と、から構成している。
【００１４】
従って、請求項２に対応する発明の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、プラズマトーチおよび反応炉の内部の圧力を、真空とならない大気圧以上かつ水柱２ｍ以下の条件とする手段を、プラズマトーチ、および当該プラズマトーチに接続された反応炉で分解されたガスの流れ方向に沿って反応炉の下方に接続された、水溶液冷却タンクと、水溶液冷却タンクの水溶液中に延びる排出部と、水溶液冷却タンクの水溶液の存在しない部分に取り付けられて排ガス処理系へガスを排出する排ガス管とから構成することにより、上記請求項１に対応する発明の作用を、より一層効果的に実現することができる。
【００１５】
一方、請求項３に対応する発明では、放電管の外周に巻回された高周波コイルに励磁電流を流して、放電管の内部に高周波プラズマである誘導プラズマを発生させ、放電管内に供給された有機ハロゲン化合物を、当該有機ハロゲン化合物と共に同時に反応用補助剤を供給して分解処理する高周波プラズマによる化合物分解装置において、反応用補助剤は、有機ハロゲン化合物の供給ラインとは別ラインから別個に、複数の供給口から有機ハロゲン化合物と事前に混合しないで供給するようにしている。
【００１６】
従って、請求項３に対応する発明の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、反応用補助剤を、有機ハロゲン化合物の供給ラインとは別ラインから別個に、複数の供給口から有機ハロゲン化合物と事前に混合しないで供給することにより、反応用補助剤の供給量を加減調整することが可能となるため、分解状況をより一層効果的に保持することができる。
【００１７】
また、請求項４に対応する発明では、上記請求項３に対応する発明の高周波プラズマによる化合物分解装置において、反応用補助剤としては、酸素または空気の気体を供給し、また反応用補助剤の供給口としては、放電管および高周波コイルによって構成されるプラズマトーチ内に形成されるプラズマ炎の、有機ハロゲン化合物の種類に応じて選択される上端または下端の少なくとも一端とするようにしている。
【００１８】
従って、請求項４に対応する発明の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、反応用補助剤として、酸素または空気の気体を供給し、また当該反応用補助剤の供給口を、放電管および高周波コイルによって構成されるプラズマトーチ内に形成されるプラズマ炎の、有機ハロゲン化合物の種類に応じて選択される上端または下端の少なくとも一端とすることにより、燃焼反応をより一層迅速にかつ均一に行なうことができる。
【００１９】
さらに、請求項５に対応する発明では、上記請求項３または請求項４に対応する発明の高周波プラズマによる化合物分解装置において、反応用補助剤としては、プラズマトーチからの排ガスの流れ方向に沿って（反応炉側の下方向に向かって）、または、周囲から中心（半径方向）に向かって、もしくは、接線方向に向かって、のうちの少なくともいずれか一つの方向性を持って、複数の供給口から供給するようにしている。
【００２０】
従って、請求項５に対応する発明の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、反応用補助剤を、プラズマトーチからの排ガスの流れ方向に沿って（反応炉側の下方向に向かって）、または周囲から中心（半径方向）に向かって、もしくは接線方向に向かって、のうちの少なくともいずれか一つの方向性を持って、複数の供給口から供給することにより、プラズマ生成ガスの混合状態を良好とすることが可能となるため、高周波プラズマを不安定にさせることなく、かつ分解反応をより一層効率よく促進させることができる。
【００２１】
一方、請求項６に対応する発明では、放電管の外周に巻回された高周波コイルに励磁電流を流して、放電管の内部に高周波プラズマである誘導プラズマを発生させ、放電管内に供給された有機ハロゲン化合物を分解処理する高周波プラズマによる化合物分解方法において、放電管および高周波コイルによって構成されるプラズマトーチに連結する流路から、プラズマ生成ガスをプラズマトーチ中に供給し、高周波プラズマを生成した後に、有機ハロゲン化合物をプラズマトーチ中に供給し、有機ハロゲン化合物の供給開始後、定格有機ハロゲン化合物処理量まで徐々に増加させていく途中において、プラズマ生成ガスの供給を停止するようにしている。
【００２２】
従って、請求項６に対応する発明の高周波プラズマによる化合物分解方法においては、放電管および高周波コイルによって構成されるプラズマトーチに連結する流路から、プラズマ生成ガスをプラズマトーチ中に供給し、高周波プラズマを生成した後に、有機ハロゲン化合物をプラズマトーチ中に供給し、有機ハロゲン化合物の供給開始後、定格有機ハロゲン化合物処理量まで徐々に増加させていく途中において、プラズマ生成ガスの供給を停止することにより、プラズマ生成ガスの使用量を節約することが可能となるため、ランニングコストを低減することができる。
【００２３】
また、請求項７に対応する発明では、放電管の外周に巻回された高周波コイルに励磁電流を流して、放電管の内部に高周波プラズマである誘導プラズマを発生させ、放電管内に供給された有機ハロゲン化合物を分解処理する高周波プラズマによる化合物分解装置において、放電管および高周波コイルによって構成されるプラズマトーチの部材を、有機ハロゲン化合物の分解生成物の露点以上乃至５５０℃以下の温度範囲に加熱する手段を備えている。
【００２４】
従って、請求項７に対応する発明の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、放電管および高周波コイルによって構成されるプラズマトーチの部材を、有機ハロゲン化合物の分解生成物の露点以上乃至５５０℃以下の温度範囲に加熱することにより、腐食性物質による放電管や各種部材の腐食等の弊害を低減することが可能となるため、高周波プラズマが不安定にならないようにすることができる。
【００２５】
さらに、請求項８に対応する発明では、放電管の外周に巻回された高周波コイルに励磁電流を流して、放電管の内部に高周波プラズマである誘導プラズマを発生させ、放電管内に供給された有機ハロゲン化合物を分解処理する高周波プラズマによる化合物分解装置において、放電管内に供給される有機ハロゲン化合物を、当該有機ハロゲン化合物の分解生成物の露点以上乃至５５０℃以下の温度範囲に加熱して供給する手段を備えている。
【００２６】
従って、請求項８に対応する発明の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、放電管内に供給される有機ハロゲン化合物を、当該有機ハロゲン化合物の分解生成物の露点以上乃至５５０℃以下の温度範囲に加熱して供給することにより、腐食性物質による放電管や各種部材の腐食等の弊害を低減することが可能となるため、高周波プラズマが不安定にならないようにすることができる。
【００２７】
一方、請求項９に対応する発明では、放電管の外周に巻回された高周波コイルに励磁電流を流して、放電管の内部に高周波プラズマである誘導プラズマを発生させ、放電管内に供給された有機ハロゲン化合物を、当該有機ハロゲン化合物と共に同時に反応用補助剤を供給して分解処理する高周波プラズマによる化合物分解装置において、放電管内に供給される有機ハロゲン化合物、および反応用補助剤を、有機ハロゲン化合物の分解生成物の露点以上乃至５５０℃以下の温度範囲に加熱して供給する手段を備えている。
【００２８】
従って、請求項９に対応する発明の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、放電管内に供給される有機ハロゲン化合物、および反応用補助剤を、有機ハロゲン化合物の分解生成物の露点以上乃至５５０℃以下の温度範囲に加熱して供給することにより、腐食性物質による放電管や各種部材の腐食等の弊害を低減することが可能となるため、高周波プラズマが不安定にならないようにすることができる。
【００２９】
また、請求項１０に対応する発明では、放電管の外周に巻回された高周波コイルに励磁電流を流して、放電管の内部に高周波プラズマである誘導プラズマを発生させ、放電管内に供給された有機ハロゲン化合物を分解処理する高周波プラズマによる化合物分解装置において、有機ハロゲン化合物を気化させる気化手段と、気化手段により気化された有機ハロゲン化合物を独立して気液分離または気固分離し、放電管内に供給する分離手段と、を備えている。
【００３０】
従って、請求項１０に対応する発明の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、有機ハロゲン化合物を気化させ、当該気化された有機ハロゲン化合物を独立して気液分離または気固分離して、放電管内に供給することにより、不純物の混合による適正処理条件の変動、高周波プラズマ特性の変動を抑制することが可能となるため、高周波プラズマの安定性を保持して、有機ハロゲン化合物の分解をより一層効率的に促進することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３２】
（第１の実施の形態：請求項１、請求項２に対応）
図１は、本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置の全体構成例を示す概要図である。
【００３３】
図１において、高周波プラズマ装置１は、石英やセラミックス等の絶縁性物質で円筒状に形成された放電管２と、この放電管２の外周に巻回され高周波電源３から供給される高周波の励磁電流によって放電管２の内部に高周波プラズマである誘導プラズマを発生・維持する高周波コイル４と、これら放電管２および高周波コイル４から構成されるプラズマトーチ５を支持する基台となるフランジ部６と、放電管２の上部を覆う図示しない蓋体とを備えている。
【００３４】
そして、プラズマトーチ５に連結する図示しない流路から、プラズマ生成ガスであるアルゴンガスをプラズマトーチ５内に供給し、さらにボイラ７からの水蒸気と、フロン供給系８からの有機ハロゲン化合物であるフロンとの混合ガスをプラズマトーチ５内に供給し、当該プラズマトーチ５に接続された反応炉９においてフロンを分解処理する。
【００３５】
反応炉９における反応後の排ガスは、反応炉９内に溜まり、反応炉９の底から気泡となって水溶液冷却タンク（管）１０の内部に排出、すなわちバブリングしながら水溶液冷却タンク１０の内部に流出する。
【００３６】
また、水溶液冷却タンク１０には、水溶液冷却タンク１０内の酸性の水溶液中に延びる排出部１１と、水溶液冷却タンク１０内の酸性の水溶液の存在しない部分に取り付けられて後述する排ガス処理系へガスを排出する排ガス管１２とを備えている。
【００３７】
これにより、プラズマトーチ５、および反応炉９の内部の圧力を、真空とならない大気圧以上かつ水柱２ｍ以下の条件として、有機ハロゲン化合物であるフロンを分解処理するようにしている。
【００３８】
なお、反応炉９の内部には、燃焼用空気を供給すると共に、水溶液冷却タンク１０内の酸性の水溶液の一部を供給するようにしている。
【００３９】
一方、反応後排ガスは、水溶液冷却タンク１０から、排ガス管１２を介し、ブロア１３により引かれて２つのスクラバ１４，１５側に順次流れ、排ガスとして大気中に排出する（排ガス処理系）。
【００４０】
また、水溶液冷却タンク１０内の酸性の水溶液は、排出部１１を介し、中和タンク１６にて中和し、凝集タンク１７にて凝集し、脱水機１８にて脱水し、ホタル石等の汚泥を除去して排水する。
【００４１】
一方、冷却水系は、高周波プラズマ装置１に純水装置１９から冷却水を供給し、当該高周波プラズマ装置１の放電管２等で加熱された冷却水を、水溶液冷却タンク１０、図示しないポンプを経由して図示しない熱交換器に導入し、クーリングタワー２０で冷却された水により、当該熱交換器で熱交換して冷却し、再度高周波プラズマ装置１に供給し、閉ループ循環させて高周波プラズマ装置１を冷却する。
【００４２】
次に、以上のように構成した本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置の作用について説明する。
【００４３】
図１において、分解前には、プラズマトーチ５、および反応炉９の内部の圧力を、真空とならない大気圧以上かつ水柱２ｍ以下の条件に維持しつつ、プラズマトーチ５内にアルゴンガスを供給し、この状態で高周波コイル４に高周波の励磁電流を供給し、誘導プラズマを発生させる。
【００４４】
その後、プラズマトーチ５内に、フロン供給系８からのフロンと、ボイラー７からの水蒸気との混合ガスを供給する。
【００４５】
誘導プラズマの中心温度は、１００００〜１５０００℃程度になっており、プラズマトーチ５内に供給されたフロンおよび水蒸気は、反応炉９において高温により高い効率で分解する。
【００４６】
そして、反応炉９における反応後排ガスは、反応炉９内に溜まり（容積が増加）、やがて反応炉９の底から気泡となって、水溶液冷却タンク１０の内部に排出される。
【００４７】
すなわち、反応後排ガスは、バブリングしながら水溶液冷却タンク１０の内部に流出し、やがてブロア１３にひかれて、スクラバ１４，１５側に流れていく。
【００４８】
以上の説明から、プラズマトーチ５および反応炉９内部の圧力は、図１に示す気密水頭（Ｈ）分だけ、大気圧力よりも高くなる。この気密水頭（Ｈ）は、実機において約５００ｍｍ水柱である。
【００４９】
水溶液冷却タンク１０の水位Ａは、中和タンク１６に酸性の水溶液を送り出す図示しないポンプの間欠運転により、常に一定レベル範囲となるように制御されている。
【００５０】
このレベル設定を調整することにより、プラズマトーチ５および反応炉９内部の圧力は、正圧側に調整することができる。
【００５１】
本実施の形態では、この大気圧以上の正圧条件下での分解を行なうことが、従来にはなかった大きな特徴である。
【００５２】
すなわち、プラズマトーチ５、および反応炉９の内部の圧力を、真空とならない大気圧以上かつ水柱２ｍ以下の条件として、有機ハロゲン化合物であるフロンを分解処理するようにしていることにより、前述した従来のようなポンプ等の装置やシール構造が必要となるため、システムをコンパクト化し、イニシャルコストならびにメンテナンスコストを低減させることができる。
【００５３】
また、大気圧プラズマは、減圧プラズマと比べて単位体積当たりの粒子数が多く、粒子数に比例して、電子密度、イオン密度等、反応性の高い粒子密度も高いため、誘導プラズマ中での物質の分解反応が促進され、誘導プラズマの安定化を図って、有機ハロゲン化合物であるフロンの分解をより一層効率的に促進することができる。
【００５４】
上述したように、本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置では、システムのコンパクト化、イニシャルコストならびにメンテナンスコストを低減させつつ、誘導プラズマの安定化を図って、有機ハロゲン化合物の分解を促進することが可能となる。
【００５５】
（第２の実施の形態：請求項３、請求項４に対応）
図２は、本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置の要部構成例を示す断面図であり、図１と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００５６】
すなわち、本実施の形態は、図２に示すように、前記図１におけるプラズマトーチ５内に、有機ハロゲン化合物であるフロンと共に同時に反応用補助剤２１を供給するようにし、さらに当該反応用補助剤２１を、有機ハロゲン化合物であるフロンの供給ラインとは別ラインから別個に、複数の供給口から有機ハロゲン化合物であるフロンと事前に混合しないで供給する構成としている。
【００５７】
ここで、反応用補助剤２１としては、酸素または空気の気体を供給し、また反応用補助剤２１の供給口としては、プラズマトーチ５内に形成されるプラズマ炎の、有機ハロゲン化合物の種類に応じて選択される上端２２または下端２３の少なくとも一端（本例では、プラズマ炎の上端２２および下端２３）とするようにしている。
【００５８】
次に、以上のように構成した本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、プラズマトーチ５内に、有機ハロゲン化合物であるフロンと共に同時に反応用補助剤２１を供給するようにし、さらに反応用補助剤２１を、有機ハロゲン化合物であるフロンの供給ラインとは別ラインから別個に、２つの供給口から有機ハロゲン化合物であるフロンと事前に混合しないで供給するようにしていることにより、反応用補助剤２１の供給量を加減調整することができるため、高周波プラズマを不安定にさせることなく、分解状況をより一層効果的に保持することが可能となる。
【００５９】
また、反応用補助剤２１として、酸素または空気の気体を供給し、また当該反応用補助剤２１の供給口を、プラズマトーチ５内に形成される誘導プラズマ炎の、有機ハロゲン化合物の種類に応じて選択される上端または下端の少なくとも一端とするようにしていることにより、誘導プラズマを不安定にさせることなく、燃焼反応をより一層迅速にかつ均一に行なうことが可能となる。
【００６０】
上述したように、本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置では、反応用補助剤２１の供給量を加減調整することができ、分解状況をより一層効果的に保持することが可能となると共に、分解反応をより一層迅速にかつ均一に行なうことが可能となる。
【００６１】
（第３の実施の形態：請求項５に対応）
図３は、本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置の要部構成例を示す断面図であり、図２と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００６２】
すなわち、本実施の形態は、前記図２における反応用補助剤２１を、図３（ａ）に示すように、プラズマトーチ５からの排ガスの流れ方向に沿って（反応炉９側の下方向に向って）、または図３（ｂ）に示すように、周囲から中心（半径方向）に向って、もしくは図３（ｃ）に示すように、接線方向に向って、のうちの少なくともいずれか一つの方向性を持って、前述した複数の供給口から供給する構成としている。
【００６３】
次に、以上のように構成した本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、誘導プラズマは、その中心部が１００００℃以上、プラズマテール部においても数百〜千数百℃の温度勾配を有していることから、当該プラズマテール部に反応用補助剤２１を、プラズマトーチ５からの排ガスの流れ方向に沿って（反応炉側の下方向に向かって）、または周囲から中心（半径方向）に向かって、もしくは接線方向に向かって、のうちの少なくともいずれか一つの方向性を持って、複数の供給口から供給するようにしていることにより、プラズマ生成ガスであるアルゴンガスの混合状態を良好とすることができる。
【００６４】
特に、反応用補助剤２１を斜め下向きに供給することにより、誘導プラズマガス流に対する整流作用が働くため、反応用補助剤２１を供給しない場合に比べて、誘導プラズマの動作をより一層安定化させることができる。
【００６５】
これにより、誘導プラズマを不安定にさせることなく、かつ分解反応をより一層効率よく促進させることが可能となる。
【００６６】
すなわち、有機ハロゲン化合物がフロンの場合、誘導プラズマから発生する副生成物であるＣＯ、Ｈ２を燃焼させるため、高周波プラズマ部の後段に燃焼部を設けている。
【００６７】
しかしながら、この燃焼部では、ガス温度が低下しているため、安定燃焼には大量の空気を必要とし、排ガス量が膨大になるため、排ガス処理系が大規模になる。
【００６８】
この点、本実施の形態では、プラズマテール部に、燃焼用空気またはそれ以外の助燃を目的としたガス体を吹き込むようにすることにより、残存している一部のＣＯ、Ｈ２を燃焼させ、これを種火として後段の燃焼部を安定化させることができる。
【００６９】
これにより、燃焼部で必要な空気が大幅に低減され、排ガス処理系も縮小することができる。
【００７０】
また、ＣＯ、Ｈ２だけでなく、高周波プラズマ部で生成する微量のカーボン分も、効率よく燃焼させることができる。
【００７１】
（図４参照）
ここで、本実施の形態では、特にプラズマ炎下端２３から、反応用補助剤２１として空気を吹き込むようにすることにより、反応炉９は、実際はプラズマにて完全に分解されずに残存した一部のＣＯやＨ２をこの燃焼室にて燃焼させ、プラズマ分解装置全体のフロン分解率を高めることができる。
【００７２】
また、プラズマ炎上端２２から、反応用補助剤２１として空気を吹き込む場合についても同様であり、フロンの種類、特に液体フロンＲ１１を気化した後の分解処理時に、プラズマ部分でのＣＯやＨ２の燃焼向上に寄与することができる。
【００７３】
なお、反応用補助剤２１としては、酸素、水蒸気、空気、塩素、フッ素、窒素等、目的とする反応に応じて選択することが可能である。
【００７４】
上述したように、本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置では、プラズマ生成ガスの混合状態を良好とすることができ、高周波プラズマである誘導プラズマを不安定にさせることなく、かつ燃焼反応をより一層効率よく促進させることが可能となる。
【００７５】
（第４の実施の形態：請求項６に対応）
本実施の形態では、前述した第１乃至第３のいずれかの実施の形態において、放電管２および高周波コイル４によって構成されるプラズマトーチ５に連結する流路から、プラズマ生成ガスであるアルゴンガスをプラズマトーチ５中に供給し、高周波プラズマを生成した後に、有機ハロゲン化合物であるフロンをプラズマトーチ５中に供給し、有機ハロゲン化合物であるフロンの供給開始後、定格有機ハロゲン化合物処理量まで徐々に増加させていく途中において、プラズマ生成ガスであるアルゴンガスの供給を停止するようにしている。
【００７６】
次に、以上のような本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解方法においては、放電管２および高周波コイル４によって構成されるプラズマトーチ５に連結する流路から、プラズマ生成ガスであるアルゴンガスをプラズマトーチ５中に供給し、高周波プラズマを生成した後に、有機ハロゲン化合物であるフロンをプラズマトーチ５中に供給し、有機ハロゲン化合物であるフロンの供給開始後、定格有機ハロゲン化合物処理量まで徐々に増加させていく途中において、プラズマ生成ガスであるアルゴンガスの供給を停止するようにしていることにより、プラズマ生成ガスであるアルゴンガスの使用量を節約することができる。
【００７７】
これにより、ランニングコストを低減することができる。
【００７８】
すなわち、従来では、高周波プラズマの発生および維持には、アルゴンガス等のプラズマ生成ガスが不可欠で、化合物分解装置においても、分解処理の間中、プラズマ生成ガスを導入する必要があった。
【００７９】
しかしながら、プラズマ生成ガスで発生させた高周波プラズマに、フロン等の有機ハロゲン化合物を導入すると、有機ハロゲン化合物が分解されて有機ハロゲン化合物と副生成物との混合ガスとなるため、電離電圧が低くプラズマ化し易い状態となる。そして、この状態では、プラズマ生成ガスなしでも高周波プラズマを維持できることを、本出願人は実験により見出した。
【００８０】
そこで、本実施の形態では、高周波プラズマ生成後にプラズマ生成ガスであるアルゴンガスを停止することにより、プラズマ生成ガスであるアルゴンガスを節約することができ、ランニングコストを低減することができる。
【００８１】
（実施例）
まず、プラズマ生成ガスとしてアルゴンガスを導入し、高周波アルゴンプラズマを点弧する。
【００８２】
次に、水蒸気を導入し、アルゴン水蒸気混合プラズマを生成する。
【００８３】
ここで、有機ハロゲン化合物であるフロンを導入し、分解処理を開始する。
【００８４】
この状態で、プラズマ生成ガスであるアルゴンガスの供給を停止しても、電離電圧が低くプラズマ化し易い状態となり、安定な高周波プラズマを維持することができる。
【００８５】
また、有機ハロゲン化合物であるフロン量を増加させても、高周波プラズマの安定性は保持されるため、プラズマ生成ガスであるアルゴンガスの供給を停止しない時と、ほぼ同等の性能を得ることができた。
【００８６】
上述したように、本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解方法では、プラズマ生成ガスであるアルゴンガスの使用量を節約することができ、ランニングコストを低減することが可能となる。
【００８７】
（第５の実施の形態：請求項７に対応）
本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置は、前述した第１乃至第３のいずれかの実施の形態において、放電管２および高周波コイル４によって構成されるプラズマトーチ５の部材を、有機ハロゲン化合物であるフロンの分解生成物の露点以上乃至５５０℃以下の温度範囲に加熱する手段を備えた構成としている。
【００８８】
ここで、加熱する手段としては、電気ヒータを備えたり、あるいは高温の蒸気を通すことが好ましい。
【００８９】
次に、以上のように構成した本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、放電管２および高周波コイル４によって構成されるプラズマトーチ５の部材を、有機ハロゲン化合物であるフロンの分解生成物の露点以上乃至５５０℃以下の温度範囲に加熱するようにしていることにより、腐食性物質による放電管２や各種部材の腐食等の弊害を低減することができるため、高周波プラズマが不安定にならないようにすることができる。
【００９０】
すなわち、高周波プラズマトーチ５は、絶縁性が必要な放電管２を除き、高温に耐える金属製（例えば、アルミニウム、真喩、銅、ステンレス等）の部品で構成される。
【００９１】
しかしながら、有機ハロゲン化合物であるフロンを分解処理する過程では、塩酸、フッ酸等の腐食性の高い物質が発生する場合が多いため、これらの腐食性物質による金属部品の腐食劣化が問題となっている。
【００９２】
そして、この金属部品が腐食減肉することにより、高周波プラズマガス流が変化するため、高周波プラズマが不安定になり易い。
【００９３】
例えば、反応用補助剤２１を供給するためのフランジは、機械加工の容易な金属で形成されるが、塩酸、フッ酸等の腐食性の高い物質が発生する場合が多いため、これらの腐食性物質による金属部品の腐食劣化が問題となる。
【００９４】
この点、本実施の形態では、高周波プラズマトーチに供給する直前に反応用補助剤２１を加熱することによって、フランジを直接加熱することができる。
【００９５】
これにより、フランジ表面を、塩酸、フッ酸等の露点よりも高い温度に保持することができるため、塩酸、フッ酸等による腐食を抑制することができる。
【００９６】
このように、高周波プラズマトーチ５を構成する部品は、分解ガスに含まれた腐食性物質の露点よりも高い温度にするため、供給される有機ハロゲン化合物であるフロンまたは反応用補助剤２１そのものを事前に加熱することが極めて有効である。
【００９７】
以上の点に関して、より具体的に述べると、有機ハロゲン化合物であるフロンの分解生成物の露点は、例えば塩酸の場合、一般に図５に示すように認識されている。
【００９８】
すなわち、図５から、約１２０℃以下は腐食域である。
【００９９】
一方、上限については、図６に示すように、４８０℃以上は高温腐食が発生することが知られていること、および下表に示すように、使用材料により耐用温度が明確なことから、現在使用中の材料Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ Ｃを基準として、上限は約５５０℃以下とする。
【０１００】
【表１】
そこで、本実施の形態においては、プラズマトーチ５部材の加熱温度範囲を、有機ハロゲン化合物であるフロンの分解生成物の露点以上から約５５０℃以下としている。
【０１０２】
上述したように、本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置では、腐食性物質による放電管２や各種部材の腐食等の弊害を低減することができ、高周波プラズマが不安定にならないようにすることが可能となる。
【０１０３】
（第６の実施の形態：請求項８に対応）
本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置は、前述した第１乃至第３のいずれかの実施の形態において、放電管２内に供給される有機ハロゲン化合物であるフロンを、当該有機ハロゲン化合物であるフロンの分解生成物の露点以上乃至５５０℃以下の温度範囲に加熱して供給する手段を備えた構成としている。
【０１０４】
次に、以上のように構成した本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、放電管２内に供給される有機ハロゲン化合物であるフロンを、当該有機ハロゲン化合物であるフロンの分解生成物の露点以上乃至５５０℃以下の温度範囲に加熱して供給するようにしていることにより、腐食性物質による放電管２や各種部材の腐食等の弊害を低減することができるため、高周波プラズマが不安定にならないようにすることができる。
【０１０５】
すなわち、これは、前述した第６の実施の形態と同様の理由により、極めて有効である。
【０１０６】
上述したように、本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置でも、腐食性物質による放電管２や各種部材の腐食等の弊害を低減することができ、高周波プラズマが不安定にならないようにすることが可能となる。
【０１０７】
（第７の実施の形態：請求項９に対応）
本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置は、前述した第１乃至第３のいずれかの実施の形態において、放電管２内に供給される有機ハロゲン化合物であるフロン、および反応用補助剤２１を、有機ハロゲン化合物であるフロンの分解生成物の露点以上乃至５５０℃以下の温度範囲に加熱して供給する手段を備えた構成としている。
【０１０８】
次に、以上のように構成した本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、放電管２内に供給される有機ハロゲン化合物であるフロン、および反応用補助剤２１を、有機ハロゲン化合物であるフロンの分解生成物の露点以上乃至５５０℃以下の温度範囲に加熱して供給するようにしていることにより、腐食性物質による放電管や各種部材の腐食等の弊害を低減することができるため、高周波プラズマが不安定にならないようにすることができる。
【０１０９】
すなわち、有機ハロゲン化合物であるフロン、および反応用補助剤２１は、プラズマトーチ５部材を通して供給している。
【０１１０】
この場合、有機ハロゲン化合物であるフロン、および反応用補助剤２１である空気の温度が低いと、プラズマトーチ５部材を冷却してしまうことから、有機ハロゲン化合物であるフロン、および反応用補助剤２１を、有機ハロゲン化合物であるフロンの分解生成物の露点以上乃至５５０℃以下の温度範囲に加熱して供給することが、極めて有効である。
【０１１１】
上述したように、本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置でも、腐食性物質による放電管２や各種部材の腐食等の弊害を低減することができ、高周波プラズマが不安定にならないようにすることが可能となる。
【０１１２】
（第８の実施の形態：請求項１０に対応）
図７は、本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置の要部構成例を示す断面図であり、図１乃至図３と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【０１１３】
すなわち、本実施の形態は、図８に示すように、前記図１乃至図３のいずれかの実施の形態において、有機ハロゲン化合物であるフロンを気化させる気化器２４と、気化器２４により気化された有機ハロゲン化合物を独立して気液分離または気固分離し、放電管２内に供給する分離トラップ２５と、分離トラップ２５からの気化しない液体または固体を排出する排出バルブ２６とを備えた構成としている。
【０１１４】
次に、以上のように構成した本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置においては、有機ハロゲン化合物であるフロンを気化させ、当該気化された有機ハロゲン化合物であるフロンを独立して気液分離または気固分離して、放電管２内に供給するようにしていることにより、不純物の混合による適正処理条件の変動、高周波プラズマ特性の変動を抑制することができるため、高周波プラズマの安定性を保持して、有機ハロゲン化合物であるフロンの分解をより一層効率的に促進することができる。
【０１１５】
すなわち、従来の有機ハロゲン化合物を分解処理する高周波プラズマによる化合物分解装置においては、通常、有機ハロゲン化合物はガス状で放電管２内に供給される。
【０１１６】
しかしながら、気体だけでなく、液体または固体も含めた複数の有機ハロゲン化合物を処理対象とする場合には、液体または固体を気化させた後に、放電管２内に供給する必要がある。
【０１１７】
また、有機ハロゲン化合物が、液体のみまたは固体のみの場合でも、有機ハロゲン化合物をガス状にした後、放電管２に供給することがある。
【０１１８】
廃棄物処理や有害物処理の場合、有機ハロゲン化合物が純粋な物質ではなく、不純物を含有している場合が多いが、これら不純物は、主たる処理対象物である液体または固体の有機ハロゲン化合物処理対象物を気化させた後も、液体または固体となって存在し、配管の閉塞や損傷、プラズマの不安定といった不具合を引き起こす。
【０１１９】
この点、本実施の形態では、液体または固体の有機ハロゲン化合物を、主たる処理対象物である有機ハロゲン化合物の沸点近傍にヒータ加熱したウォーターバス中の配管に通すことにより気化させる気化器２４を通した後、気化器２４にて気化しない成分を分離し排出する分離トラップ２５を設け、気化成分のみを放電管２内に導入していることにより、不純物の混入による適正処理条件の変動、高周波プラズマ特性の変動が抑制され、効率よく分解反応を進行させることができ、信頼性の高い化合物分解装置を得ることができる。
【０１２０】
すなわち、有機ハロゲン化合物として、例えば液体フロンＲ１１を処理する場合に、その沸点温度近くまで加熱し気化させて、ガス状としてプラズマトーチに供給している。
【０１２１】
このための気化器２４ととしては、電気ヒータやウオーターバスやオイルバス等々、容易に考えられる。
【０１２２】
処理対象である有機ハロゲン化合物としての液体フロンＲ１１は、最近の家電リサイクル法が施行された情勢から、冷蔵庫の断熱フロンとして使用され、家電リサイクル工場にて冷蔵庫本体から分離・回収された廃棄物である。
【０１２３】
このような回収された液体フロンＲ１１は、既に製造日から相当時間が経過していることから、劣化や変質が起こり、またフロンの回収方式により含入する化学物質もある。
【０１２４】
例えば、スチレンやトルエン、ベンゼン基が混入し、本来のピユアな化学成分と異なったものに変化している場合が多く、これら不純物は、沸点温度が液体フロンＲ１１よりも高いため、前述の気化器では完全に気化ができないという問題がある。
【０１２５】
これら気化できない不純物が、液体のままプラズマトーチ５内に供給されると、プラズマが不安定となり、継続した安定的な処理が遂行できなくなる。
【０１２６】
分離トラップ２５は、このような不適合を改善するために設置しているものであり、分離トラップ２５に流入するのは、気化した液体フロンＲ１１と液状の不純物であるため、ガス状の液体フロンＲ１１だけを後段のプラズマトーチ５に送り出すために、分離トラップ２５内部で一度体積膨張（急拡散）させ、液状の不純物のみ排出バルブ２６から外部にドレンとして排出し分離するものである。
【０１２７】
なお、分離トラップ２５の周囲は、上流の気化器２４の設定温度（略液体フロンＲ１１の沸点温度）よりも高い温度に加熱することにより、液状の不純物を少しでも気化させることが可能であることは、説明するまでもない。
【０１２８】
（変形例）
気化器２４の構成としては、ヒータ加熱したウォーターバスの代わりに、オイルバスでもよく、また液体または固体の有機ハロゲン化合物が通流する配管周囲にヒータ等の加熱手段を設けたもの等、その他の構成を講じるようにしてもよい。
【０１２９】
また、分離トラップ２５としては、配管位置により気液または気固分離する構成、フィルター分離、サイクロン式等、種々の構成のものを適用することができる。
【０１３０】
上述したように、本実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置では、不純物の混合による適正処理条件の変動、高周波プラズマ特性の変動を抑制することができ、高周波プラズマの安定性を保持して、有機ハロゲン化合物の分解をより一層効率的に促進することが可能となる。
【０１３１】
（その他の実施の形態）
尚、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形して実施することが可能である。
また、上記各実施の形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合には組合わせた作用効果を得ることができる。
さらに、上記各実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより、種々の発明を抽出することができる。
例えば、上記各実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題（の少なくとも一つ）が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果（の少なくとも一つ）が得られる場合には、この構成要件が削除された構成を発明として抽出することができる。
【０１３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の高周波プラズマによる化合物分解方法および化合物分解装置によれば、システムのコンパクト化、イニシャルコストならびにメンテナンスコストを低減させつつ、高周波プラズマの安定化を図って、有機ハロゲン化合物の分解を促進することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高周波プラズマによる化合物分解装置の第１の実施の形態を示す概要図。
【図２】本発明の高周波プラズマによる化合物分解装置の第２の実施の形態を示す断面図。
【図３】本発明の高周波プラズマによる化合物分解装置の第３の実施の形態を示す断面図。
【図４】同第３の実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置における作用効果を説明するための図。
【図５】本発明の第５の実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置における作用効果を説明するための特性図。
【図６】本発明の第５の実施の形態の高周波プラズマによる化合物分解装置における作用効果を説明するための特性図。
【図７】本発明の高周波プラズマによる化合物分解装置の第８の実施の形態を示す断面図。
【符号の説明】
１…高周波プラズマ装置
２…放電管
３…高周波電源
４…高周波コイル
５…プラズマトーチ
６…フランジ部
７…ボイラ
８…フロン供給系
９…反応炉
１０…水溶液冷却タンク（管）
１１…排出部
１２…排ガス管
１３…ブロア
１４，１５…スクラバ
１６…中和タンク
１７…凝集タンク
１８…脱水機
１９…純水装置
２０…クーリングタワー
２１…反応用補助剤
２２…上端
２３…下端
２４…気化器
２５…分離トラップ
２６…排出バルブ。
Claims (10)
- 放電管の外周に巻回された高周波コイルに励磁電流を流して、前記放電管の内部に高周波プラズマである誘導プラズマを発生させ、前記放電管内に供給された有機ハロゲン化合物を分解処理する高周波プラズマによる化合物分解装置において、
前記放電管および高周波コイルによって構成されるプラズマトーチ、および当該プラズマトーチに接続された反応炉の内部の圧力を、真空とならない大気圧以上かつ水柱２ｍ以下の条件として、前記有機ハロゲン化合物を分解処理するようにしたことを特徴とする高周波プラズマによる化合物分解装置。 - 前記請求項１に記載の高周波プラズマによる化合物分解装置において、
前記プラズマトーチおよび反応炉の内部の圧力を、真空とならない大気圧以上かつ水柱２ｍ以下の条件とする手段としては、
前記プラズマトーチ、および当該プラズマトーチに接続された反応炉で分解されたガスの流れ方向に沿って前記反応炉の下方に接続された、
水溶液冷却タンクと、
前記水溶液冷却タンクの水溶液中に延びる排出部と、
前記水溶液冷却タンクの水溶液の存在しない部分に取り付けられて排ガス処理系へガスを排出する排ガス管と、
から構成したことを特徴とする高周波プラズマによる化合物分解装置。 - 放電管の外周に巻回された高周波コイルに励磁電流を流して、前記放電管の内部に高周波プラズマである誘導プラズマを発生させ、前記放電管内に供給された有機ハロゲン化合物を、当該有機ハロゲン化合物と共に同時に反応用補助剤を供給して分解処理する高周波プラズマによる化合物分解装置において、
前記反応用補助剤は、前記有機ハロゲン化合物の供給ラインとは別ラインから別個に、複数の供給口から前記有機ハロゲン化合物と事前に混合しないで供給するようにしたことを特徴とする高周波プラズマによる化合物分解装置。 - 前記請求項３に記載の高周波プラズマによる化合物分解装置において、
前記反応用補助剤としては、酸素または空気の気体を供給し、
また前記反応用補助剤の供給口としては、前記放電管および高周波コイルによって構成されるプラズマトーチ内に形成されるプラズマ炎の、前記有機ハロゲン化合物の種類に応じて選択される上端または下端の少なくとも一端とするようにしたことを特徴とする高周波プラズマによる化合物分解装置。 - 前記請求項３または請求項４に記載の高周波プラズマによる化合物分解装置において、
前記反応用補助剤としては、
前記プラズマトーチからの排ガスの流れ方向に沿って（反応炉側の下方向に向かって）、
または、周囲から中心（半径方向）に向かって、
もしくは、接線方向に向かって、
のうちの少なくともいずれか一つの方向性を持って、複数の供給口から供給するようにしたことを特徴とする高周波プラズマによる化合物分解装置。 - 放電管の外周に巻回された高周波コイルに励磁電流を流して、前記放電管の内部に高周波プラズマである誘導プラズマを発生させ、前記放電管内に供給された有機ハロゲン化合物を分解処理する高周波プラズマによる化合物分解方法において、
前記放電管および高周波コイルによって構成されるプラズマトーチに連結する流路から、プラズマ生成ガスを前記プラズマトーチ中に供給し、
前記高周波プラズマを生成した後に、前記有機ハロゲン化合物を前記プラズマトーチ中に供給し、
前記有機ハロゲン化合物の供給開始後、定格有機ハロゲン化合物処理量まで徐々に増加させていく途中において、前記プラズマ生成ガスの供給を停止するようにしたことを特徴とする高周波プラズマによる化合物分解方法。 - 放電管の外周に巻回された高周波コイルに励磁電流を流して、前記放電管の内部に高周波プラズマである誘導プラズマを発生させ、前記放電管内に供給された有機ハロゲン化合物を分解処理する高周波プラズマによる化合物分解装置において、
前記放電管および高周波コイルによって構成されるプラズマトーチの部材を、前記有機ハロゲン化合物の分解生成物の露点以上乃至５５０℃以下の温度範囲に加熱する手段を備えて成ることを特徴とする高周波プラズマによる化合物分解装置。 - 放電管の外周に巻回された高周波コイルに励磁電流を流して、前記放電管の内部に高周波プラズマである誘導プラズマを発生させ、前記放電管内に供給された有機ハロゲン化合物を分解処理する高周波プラズマによる化合物分解装置において、
前記放電管内に供給される有機ハロゲン化合物を、当該有機ハロゲン化合物の分解生成物の露点以上乃至５５０℃以下の温度範囲に加熱して供給する手段を備えて成ることを特徴とする高周波プラズマによる化合物分解装置。 - 放電管の外周に巻回された高周波コイルに励磁電流を流して、前記放電管の内部に高周波プラズマである誘導プラズマを発生させ、前記放電管内に供給された有機ハロゲン化合物を、当該有機ハロゲン化合物と共に同時に反応用補助剤を供給して分解処理する高周波プラズマによる化合物分解装置において、
前記放電管内に供給される有機ハロゲン化合物、および反応用補助剤を、前記有機ハロゲン化合物の分解生成物の露点以上乃至５５０℃以下の温度範囲に加熱して供給する手段を備えて成ることを特徴とする高周波プラズマによる化合物分解装置。 - 放電管の外周に巻回された高周波コイルに励磁電流を流して、前記放電管の内部に高周波プラズマである誘導プラズマを発生させ、前記放電管内に供給された有機ハロゲン化合物を分解処理する高周波プラズマによる化合物分解装置において、
前記有機ハロゲン化合物を気化させる気化手段と、
前記気化手段により気化された有機ハロゲン化合物を独立して気液分離または気固分離し、前記放電管内に供給する分離手段と、
を備えて成ることを特徴とする高周波プラズマによる化合物分解装置。
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