JP6259739B2 - Hazardous substance decomposition apparatus, combustion gas decomposition system, and vaporized gas decomposition system - Google Patents
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Description
本発明は、人や動物等に有害な気体状有害物質を分解する有害物質分解装置、燃焼ガス分解システム及び気化ガス分解システムに関する。 The present invention relates to a harmful substance decomposition apparatus, a combustion gas decomposition system, and a vaporized gas decomposition system for decomposing gaseous harmful substances harmful to humans and animals.
気体状有害物質には、揮発性有機化合物等が挙げられる。この揮発性有機化合物には、ハロゲンを含まない非環状と環状の炭化水素化合物や、ハロゲンを含む非環状と環状の有機ハロゲン化合物が含まれる。この有機ハロゲン化合物において、気体状有機ハロゲン化合物には、具体的に、PCB(Polychlorinated Biphenyl:ポリ塩化ビフェニル)が気化したガスや、PCBが燃焼したガス状のダイオキシンや、DDT(Dichloro diphenyl trichloroethane:ジクロロジフェニルトリクロロエタン、有機塩素系の殺虫剤、農薬)がガス状となったもの等が挙げられる。 Examples of gaseous harmful substances include volatile organic compounds. The volatile organic compounds include acyclic and cyclic hydrocarbon compounds containing no halogen, and acyclic and cyclic organic halogen compounds containing halogen. In this organohalogen compound, specific examples of the gaseous organohalogen compound include gas in which PCB (Polychlorinated Biphenyl) is vaporized, gaseous dioxin in which PCB is burned, and DDT (Dichloro diphenyl trichloroethane: dichloromethane). Examples include diphenyltrichloroethane, organochlorine insecticides, agrochemicals) in the form of gas.
有機ハロゲン化合物であるPCBは、ダイオキシン類に含まれる。ダイオキシン類は、基本的には炭素で構成されるベンゼン環が、酸素で結合したりして、それに塩素が付いた構造を成す。また、PCBは、酸やアルカリに対する耐性が高く化学的に安定しており、熱的にも非常に安定で電気絶縁性に優れており、存在形態が液体から固体まで幅広く存在する。このため、PCBは、トランスやコンデンサ等の絶縁油、電線等の可塑剤、各種化学工業等の諸工程における熱媒体として用途を問わず幅広い分野において大量に使用されてきた。 PCB, which is an organic halogen compound, is included in dioxins. Dioxins basically have a structure in which a benzene ring composed of carbon is bonded with oxygen and attached with chlorine. Moreover, PCB has high resistance to acids and alkalis and is chemically stable, is very stable thermally, and has excellent electrical insulation, and exists in a wide range from liquid to solid. For this reason, PCBs have been used in large quantities in a wide range of fields regardless of their use as insulating oils such as transformers and capacitors, plasticizers such as electric wires, and heat media in various processes such as various chemical industries.
しかし、PCBは、有害物質であると共に、ある温度で気化して有害ガスとなり、また、燃焼するとダイオキシン等の有害ガスとなって環境汚染の原因となる。更に、PCBは、食物連鎖による生物濃縮により、特に魚介類を通してPCBに起因する有害物質が人体内に蓄積されること等が判明した。このため、PCBの製造は1972年に禁止されるに至った。この結果、PCBの製造等による直接的な汚染問題は回避されたが、PCBはその汎用性の高さから多岐に渡り使用されており、現在ではPCBの処理や処分を人畜無害に行うことが模索されている。 However, PCB is a harmful substance and is vaporized at a certain temperature to become a harmful gas, and when burned, it becomes a harmful gas such as dioxin and causes environmental pollution. In addition, PCBs have been found to accumulate in the human body due to PCBs, especially through fish and shellfish, due to bioaccumulation through the food chain. For this reason, PCB production was banned in 1972. As a result, the direct pollution problem due to PCB manufacturing has been avoided, but PCBs are widely used due to their versatility, and now PCB processing and disposal can be done harmless to humans. Has been sought.
即ち、PCBを処理や処分するために通常の焼却処理を行うと、通常の焼却処理では焼却温度が低いためにダイオキシン等の気体状有害物質が発生し、この気体状有害物質が排煙と共に大気中に放出されて更なる大気汚染が生じる。このため、PCBを容易に処理・処分することができず、自治体等では回収したPCBを特別管理物質として貯蔵庫等に保管しているのが実状である。 That is, when a normal incineration process is performed to treat or dispose of PCBs, the incineration temperature is low in the normal incineration process, and thus gaseous harmful substances such as dioxins are generated. Is released into the air, causing further air pollution. For this reason, the PCB cannot be easily processed and disposed of, and the actual situation is that the local government or the like stores the collected PCB in a storage as a special management substance.
DDTにおいても、DDTの分解物(DDE、DDA)が環境中で非常に分解されにくく、また食物連鎖を通じて生物濃縮されることが判明しており、現在日本国では製造販売が禁止されている。しかし、DDTも汎用性の高さから土壌等に多く残存しており、PCBと同様に処理や処分が必要となっているが、処理や処分が難しいのが現状である。 Also in DDT, it has been found that degradation products of DDT (DDE, DDA) are very difficult to decompose in the environment and bioconcentrate through the food chain, and production and sales are currently prohibited in Japan. However, DDT remains in the soil and the like due to its high versatility, and treatment and disposal are required in the same way as PCB, but it is difficult to treat and dispose of it.
そこで、特許文献1に記載の分解処理装置が提案されている。分解処理装置は、気体状有機ハロゲン化合物(有害ガス)等を高温で分解するものである。この分解処理装置は、細長い筒状を成し、一方の開口から流入された有害ガスが他方の開口から流出される円管を、金属製の円筒を用いて構成した熱分解手段(円筒ともいう)の内部に挿通してある。 Therefore, a decomposition processing device described in Patent Document 1 has been proposed. The decomposition processing apparatus decomposes gaseous organic halogen compounds (harmful gases) and the like at high temperatures. This decomposition processing apparatus has an elongated cylindrical shape, and a thermal decomposition means (also referred to as a cylinder) in which a circular tube through which harmful gas flowing in from one opening flows out from the other opening is formed using a metal cylinder. ) Is inserted inside.
円筒のガス流出側は閉塞されており、外周面にガスが抜ける複数のスリットが形成されている。また、円筒の外周には高周波コイルが配置され、円管のガス流出口側には真空ポンプが配置されている。更に、円管の入口端部から、高周波コイル及び熱分解手段を介した真空ポンプの吸引側までの間は、筐体で覆い密閉されており、真空ポンプの吸引により筐体内が真空状に保持されるようになっている。 The gas outflow side of the cylinder is closed, and a plurality of slits through which gas escapes are formed on the outer peripheral surface. A high frequency coil is disposed on the outer periphery of the cylinder, and a vacuum pump is disposed on the gas outlet side of the circular tube. Furthermore, the space from the inlet end of the circular tube to the suction side of the vacuum pump through the high-frequency coil and the thermal decomposition means is covered and sealed with a housing, and the interior of the housing is kept in a vacuum state by the suction of the vacuum pump. It has come to be.
このような構成において、高周波コイルに高周波電流を流して熱分解手段を誘導加熱し、真空ポンプで吸引しながら、円管に有害ガスを流入する。この流入された有害ガスは、熱分解手段(円筒)の内面と接触又は通過し、この際、接触熱分解及び輻射熱で熱分解されて、無害な分解ガスとなる。更に、分解ガスは、真空ポンプの吸引で分解処理装置から排出される。この流れによって気体状有機ハロゲン化合物等の有害ガスを分解するようになっている。 In such a configuration, a high-frequency current is passed through the high-frequency coil to inductively heat the thermal decomposition means, and harmful gas flows into the circular tube while being sucked by a vacuum pump. The inflowing harmful gas contacts or passes the inner surface of the thermal decomposition means (cylinder), and at this time, it is thermally decomposed by contact thermal decomposition and radiant heat to become harmless decomposition gas. Furthermore, the cracked gas is discharged from the cracking apparatus by suction of a vacuum pump. This flow decomposes harmful gases such as gaseous organic halogen compounds.
ところで、熱分解手段の金属製の円筒には、高周波誘導用のモリブデン、SUS、インコロイ等の金属が用いられている。これら金属は酸素に触れると酸化して劣化する恐れがある。そこで、上述したように熱分解手段を筐体で密閉し、この内部を真空ポンプで真空状に保持している。しかし、その真空状に保持する気密構造は、酸素を遮断するために緻密な構造が必要となり、更に、装置稼働時に真空ポンプを作動させる必要がある。このため、装置全体の構造が複雑となり、製造コストやランニングコストが高くなるという問題がある。 By the way, metals such as molybdenum, SUS, and incoloy for high frequency induction are used for the metal cylinder of the thermal decomposition means. These metals may oxidize and deteriorate when exposed to oxygen. Therefore, as described above, the thermal decomposition means is sealed with a casing, and the inside is held in a vacuum state by a vacuum pump. However, the vacuum-tight airtight structure requires a dense structure in order to block oxygen, and it is necessary to operate a vacuum pump when the apparatus is in operation. For this reason, there is a problem that the structure of the entire apparatus becomes complicated and the manufacturing cost and running cost increase.
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、装置全体を簡単な構造とすることができ、製造コストやランニングコストを低くすることができる有害物質分解装置、燃焼ガス分解システム及び気化ガス分解システムを提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such a background. The entire apparatus can have a simple structure, and can be reduced in manufacturing cost and running cost. It is an object to provide a vaporized gas decomposition system.
前記した課題を解決するため、本発明の請求項1に記載の有害物質分解装置は、電源から高周波電流が供給されるコイルと、前記コイルへの高周波電流の供給時に誘導加熱されて発熱し、少なくとも1350℃以上の耐熱性を有するブロック状の導電性セラミックスを、筒状の筐体内に空隙が形成されるように配置した熱分解手段と、前記筐体の内周面に沿って、前記ブロック状の導電性セラミックスが囲まれる状態で配設され、少なくとも前記耐熱性を有する複数本の柱状部材と、前記筐体の一端側から気体状有機ハロゲン化合物を導入する導入手段と、前記筐体の他端側からガスを排出する排出手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the harmful substance decomposition apparatus according to claim 1 of the present invention generates a coil that is supplied with a high-frequency current from a power source, and is induction-heated when the high- frequency current is supplied to the coil . the block-shaped conductive ceramic having at least 1350 ° C. or higher heat resistance, and thermal decomposition means disposed so as voids in a cylindrical housing is formed along the inner peripheral surface of the housing, before Symbol A plurality of columnar members having at least the heat resistance disposed in a state of being surrounded by block-shaped conductive ceramics, an introducing means for introducing a gaseous organic halogen compound from one end side of the casing , and the casing And a discharge means for discharging the gas from the other end side .
この構成によれば、誘導加熱により導電性セラミックスを、有害ガスを無害に分解可能な温度以上に発熱させ、導入手段から有害ガスを熱分解手段に導入し、この導入された有害ガスを導電性セラミックスの熱により分解し、分解ガスを排出手段から排出することができる。熱分解手段としての導電性セラミックスは酸素に触れても酸化しないので、従来のような、モリブデン、SUS、インコロイ等の金属性の熱分解手段を筐体で囲んで密閉し、この内部を真空ポンプで真空状に保持するといった気密構造が不要となる。つまり、真空状に保持する気密構造が不要となるので、その分、有害物質分解装置を簡単な構造で実現することができる。また、電力が高い真空ポンプに代え、電力の低いブロワや一般的なポンプで済むので、製造コストやランニングコストを低く抑えることができる。
また、導入手段から熱分解手段に導入された有害ガスが、複数のブロック状の前記導電性セラミックスに接触又は衝突しながら通過するので、接触又は衝突時により高温となって分解され易くなる。
更に、所定以上(分解温度以上)の耐熱性がある複数本の柱状部材で、ブロック状の導電性セラミックスが囲まれて収容されるので、各柱状部材の外側の筐体を、導電性セラミックスの高熱で溶融しないように保護することができる。このため、筐体を加工が容易な低コストの材料により製作することができる。
According to this configuration, the conductive ceramic heats up to a temperature at which harmful gases can be decomposed harmlessly by induction heating, the harmful gases are introduced into the thermal decomposition means from the introduction means, and the introduced harmful gases are made conductive. It is decomposed by the heat of the ceramics, and the decomposition gas can be discharged from the discharge means. Since conductive ceramics as thermal decomposition means do not oxidize even when exposed to oxygen, conventional metal thermal decomposition means such as molybdenum, SUS, and incoloy are enclosed in a casing and sealed, and the inside is vacuum pumped Therefore, an airtight structure such as holding in a vacuum is not necessary. In other words, since an airtight structure that maintains a vacuum is not necessary, the harmful substance decomposition apparatus can be realized with a simple structure. In addition, since a low-power blower or a general pump is sufficient instead of a high-power vacuum pump, manufacturing costs and running costs can be kept low.
Further, the harmful gas introduced from the introduction means to the thermal decomposition means passes while contacting or colliding with the plurality of block-shaped conductive ceramics, so that it is easily decomposed at a higher temperature at the time of contact or collision.
Furthermore, since the block-shaped conductive ceramics are surrounded and accommodated by a plurality of columnar members having a heat resistance higher than a predetermined value (above the decomposition temperature), the casing outside each columnar member is made of conductive ceramics. It can be protected from melting by high heat. For this reason, a housing | casing can be manufactured with the low-cost material which is easy to process.
請求項2に係る燃焼ガス分解システムは、請求項1に記載の有害物質分解装置と、有害物質の含有物を燃焼し、この燃焼時に有害ガスを含む燃焼ガスが生成される焼却手段と、を備え、前記焼却手段で生成された燃焼ガスを、前記導入手段を介して前記熱分解手段に導入することを特徴とする。 A combustion gas decomposition system according to claim 2 comprises the harmful substance decomposition apparatus according to claim 1 and an incineration means for burning the contents of the harmful substance and generating a combustion gas containing the harmful gas during the combustion. And the combustion gas generated by the incineration means is introduced into the thermal decomposition means through the introduction means.
この構成によれば、次のような作用効果が有る。従来の熱分解手段は、酸素が発熱体を酸化して劣化させるので、有害ガスと酸素が混入した状態では、熱分解処理が不可能であった。このため、焼却手段で有害物質の含有物を燃焼し、この燃焼時に有害ガスが含有される燃焼ガスを酸素が混じった状態で、熱分解手段に導入するシステムは実現できなかった。しかし、本発明では、熱分解手段の発熱体である導電性セラミックスが酸化しないので、焼却手段からの燃焼ガスを酸素が混じった状態で、熱分解手段に導入するシステムを実現することができる。 According to this structure, there exist the following effects. In the conventional thermal decomposition means, since oxygen oxidizes and deteriorates the heating element, thermal decomposition treatment cannot be performed in a state where harmful gas and oxygen are mixed. For this reason, the system which burns the content of the harmful substance by the incineration means and introduces the combustion gas containing the harmful gas at the time of combustion into the thermal decomposition means in a state where oxygen is mixed cannot be realized. However, in the present invention, since the conductive ceramic that is the heating element of the thermal decomposition means does not oxidize, it is possible to realize a system that introduces combustion gas from the incineration means into the thermal decomposition means in a state where oxygen is mixed.
請求項3に係る気化ガス分解システムは、請求項1に記載の有害物質分解装置と、有害物質の含有物を加熱処理し、この加熱処理時に有害ガスを含む気化ガスが生成される加熱処理手段と、を備え、前記加熱処理手段で生成された気化ガスを、前記導入手段を介して前記熱分解手段に導入することを特徴とする。 Vaporized gas decomposition system according to claim 3, the hazardous substances decomposition apparatus according to claim 1, heat treating the content of toxic substances, the heat treatment means vaporized gas containing harmful gas when the heat treatment is generated And the vaporized gas generated by the heat treatment means is introduced into the thermal decomposition means via the introduction means.
この構成によれば、次のような作用効果が有る。従来の熱分解手段は、酸素が発熱体を酸化して劣化させるので、加熱処理手段からの気化ガスを酸素が混じった状態で導入するのは不可能であった。このため、加熱処理手段を囲って内部を真空状態又は不活性ガスで満たさなければならならず、高コストが掛かっていた。しかし、本発明では、熱分解手段の発熱体である導電性セラミックスが酸化しないので、加熱処理手段からの気化ガスを酸素が混じった状態で、熱分解手段に導入するシステムを実現することができる。このためシステムを製作並びに稼働するコストを低コストとすることができる。 According to this structure, there exist the following effects. In the conventional thermal decomposition means, since oxygen oxidizes and deteriorates the heating element, it is impossible to introduce the vaporized gas from the heat treatment means in a state where oxygen is mixed. For this reason, it is necessary to enclose the heat treatment means and to fill the inside with a vacuum or an inert gas, which is expensive. However, in the present invention, since the conductive ceramic that is the heating element of the thermal decomposition means does not oxidize, it is possible to realize a system for introducing the vaporized gas from the heat treatment means into the thermal decomposition means in a state where oxygen is mixed. . For this reason, the cost of manufacturing and operating the system can be reduced.
本発明によれば、装置全体を簡単な構造とすることができ、製造コストやランニングコストを低くすることができる有害物質分解装置、燃焼ガス分解システム及び気化ガス分解システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a harmful substance decomposition apparatus, a combustion gas decomposition system, and a vaporized gas decomposition system that can make the entire apparatus a simple structure and can reduce manufacturing costs and running costs.
次に、本発明の実施の形態(以下、「実施形態」と称する)について説明する。
<実施形態の構成>
図1(a)は、本発明の実施形態に係る有害物質分解装置の構成を示し、(b)は(a)に示すA1−A1の断面図、(c)は有害物質分解装置の導電性セラミックスの内壁面にライフリングを設けた様態を示す断面図である。
Next, an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “embodiment”) will be described.
<Configuration of Embodiment>
1A shows a configuration of a hazardous substance decomposition apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 1B is a cross-sectional view of A1-A1 shown in FIG. 1A, and FIG. It is sectional drawing which shows the aspect which provided the life ring in the inner wall face of ceramics.
図1(a)に示す有害物質分解装置10は、PCBが気化した気化ガス、PCBが燃焼したダイオキシン、並びに、ガス状のDDT等の気体状有機ハロゲン化合物や、これ以外の各種有害ガス等の有害ガスを、高温の加熱により熱分解して無害な分解ガスとする処理を行う。この有害ガスを無害なガスに分解するということは、例えばPCBであれば、PCBを構成する炭素によるベンゼン環が分解されて、酸素や、塩素及び炭素に分離されることを指す。 The harmful substance decomposition apparatus 10 shown in FIG. 1 (a) includes vaporized gas obtained by vaporizing PCB, dioxin obtained by burning PCB, gaseous organic halogen compounds such as gaseous DDT, and various other harmful gases. The harmful gas is thermally decomposed by heating at a high temperature to form a harmless decomposition gas. Decomposing this harmful gas into a harmless gas means that, for example, in the case of PCB, the benzene ring by carbon constituting the PCB is decomposed and separated into oxygen, chlorine and carbon.
有害物質分解装置10は、筒状の導電性セラミックス11と、誘導加熱コイル12と、気体導入管14aと、気体排出管14bと、開閉バルブ15a,15bと、吸引装置16と、水スクラバ17と、活性炭フィルタ18と、交流電源(電源)19とを備えて構成されている。誘導加熱コイル12を、単にコイル12とも称する。
The harmful substance decomposition apparatus 10 includes a cylindrical conductive ceramic 11, an
なお、気体導入管14aにより請求項記載の導入手段が構成され、気体排出管14b及び吸引装置16により請求項記載の排出手段が構成されている。
The
気体導入管14a及び気体排出管14bは、所定の長さを有する円管状を成し、円管状の内部に有害ガス又は分解ガスを通過させる。気体導入管14a及び気体排出管14bの材料は、誘導加熱が行われず又は行われ難く、且つ耐熱性が高く、熱伸縮性が小さい、といった特性(この特性を、熱特性という)を有する材料であれば特に限定されない。この材料としては、ガラスや、一般的なセラミックス、アルミナ等がある。例えば、各管14a,14bはアルミナでもよい。
The
気体導入管14aは、矢印Y1で示すように、一端側から有害ガスが流入(又は導入)し、他端側が導電性セラミックス11の入口側に接続され、一端側と他端側の間に開閉バルブ15aが配設されている。
As shown by the arrow Y1, the
気体排出管14bは、この一端側が、導電性セラミックス11の出口側に接続されている。気体排出管14bの一端側と、矢印Y2で示す分解ガス(後述)が排出される他端側との間には、一端側から他端側に向かって順に、開閉バルブ15b、吸引装置16、水スクラバ17及び活性炭フィルタ18が所定間隔で配設されている。
One end side of the
気体導入管14a及び気体排出管14bと、導電性セラミックス11との接続は、上述した熱特性を有する材料によるフランジ(図示せず)を介して行われたり、ネジ構造で螺合して行われたりする。
The connection between the
吸引装置16は、気体排出管14bの側から、気体導入管14aに向かって気体を吸引する動作を行う。即ち、気体導入管14aの入口から矢印Y1で示すように有害ガスや空気等の気体を吸引し、この吸引された気体が導電性セラミックス11を通って気体排出管14bの出口から排出(矢印Y2)されるように、吸引動作を行う。吸引装置16には、ブロワや、真空ポンプ以外の標準ポンプ等が適用される。なお、吸引装置16は、導電性セラミックス11の入口側に配置してもよい。
The
各開閉バルブ15a,15bは、電磁力で開閉動作を行う電磁バルブであり、気体導入管14a及び気体排出管14bの内部通路を、バルブ閉時に遮蔽状態、バルブ開時に開放状態とする。双方の開閉バルブ15a,15bの開時に、吸引装置16が吸引動作を行うと、気体導入管14aの流入口から矢印Y1で示す方向に有害ガスが流入して導電性セラミックス11を通過する。この通過時に分解された分解ガスが気体排出管14bを流れて、吸引装置16、水スクラバ17及び活性炭フィルタ18を通り、矢印Y2で示す方向に排出口から大気へ排出される。一方、各開閉バルブ15a,15bが閉時には、各開閉バルブ15a,15bで気体導入管14a及び気体排出管14bが遮蔽され、有害ガス及び分解ガスが遮断される。
Each of the open /
誘導加熱コイル12は、導電性セラミックス11の外周側に、図1(a)及び(b)に示すように、所定間隔のギャップGを介して周回方向に導線が所定回数巻き付けられて構成されている。コイル12の両端は、交流電源19の正極及び負極に接続されている。交流電源19は、コイル12に高周波電流を供給する。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
但し、コイル12の配置は、導電性セラミックス11を誘導加熱する機能を果たせば、導電性セラミックス11の近傍に他の様態で配置してもよい。例えば、コイル12は、導線を平面の円形状や楕円形状に巻回した平面状コイルや、導線を平面に蛇行した蛇行状コイル等でもよく、これらコイルを導電性セラミックス11の外周面に所定のギャップを介して配置してもよい。
However, the
導電性セラミックス11は、高導電率を有して高周波誘導加熱が可能な発熱体となる熱分解手段13であり、尚且つ一般的なセラミックスの特性も有している。この導電性セラミックス11は、交流電源19からコイル12に高周波電流が供給されると、その外周面に渦電流(誘導電流)が誘起され、この誘導電流によるジュール熱で外周面から内部に向かって加熱される。この加熱による熱伝導で導電性セラミックス11の全体が高温となる。この温度は、実用補償温度としては1800℃位であるが、導電性セラミックス11の融点の温度、即ち3000℃強位までは加熱可能となっている。
The conductive ceramic 11 is a thermal decomposition means 13 serving as a heating element having high conductivity and capable of high-frequency induction heating, and also has general ceramic characteristics. When a high frequency current is supplied from the
本実施形態では、導電性セラミックス11の内部空間を、有害ガスの分解に必要な1350℃〜1500℃位の間の温度(分解温度という)に保持するようになっている。因みに、ベンゼン環の分解に必要な温度は、約1350℃である。 In the present embodiment, the internal space of the conductive ceramic 11 is held at a temperature (referred to as a decomposition temperature) between about 1350 ° C. and 1500 ° C. necessary for decomposition of harmful gases. Incidentally, the temperature required for the decomposition of the benzene ring is about 1350 ° C.
導電性セラミックス11は、内部を通過する有害ガスを分解温度で無害に分解するが、この際、有害ガスの分子を、導電性セラミックス11の内部空間の内壁に接触させて分解する接触熱分解と、内部空間内を通過させて輻射熱により分解する輻射熱分解との2通りの熱分解を行うようになっている。導電性セラミックス11は、輻射熱分解の温度が、分解温度となるように加熱されるのが好ましい。有害ガスの分子は、接触熱分解の方が、より高温に加熱されるので分解され易い。そこで、導電性セラミックス11の内径は、内部空間内を有害ガスが通過する際に、有害ガスのより多くの分子(有害ガスの所定量以上の分子)が内壁に接触又は衝突しながら通過する寸法とするのが好ましい。
The
導電性セラミックス11の内径が大き過ぎると、内壁に接触又は衝突する有害ガスの分子数が減少する。これは、導電性セラミックス11の内部を通過する有害ガスのダイオキシン等の分子が、高周波誘導のためやや揺らいでおり、導電性セラミックス11の内径が大きいとぶつかる前に中心側に戻り、ぶつかり難くなるからである。このように有害ガスの分子がぶつかり難い場合に、導電性セラミックス11の長さが短いと、分解されないガス成分も出現する。そこで、上述したように導電性セラミックス11の内径を小さくするか、又は、導電性セラミックス11の長さを長くすれば適正に分解可能となる。
If the inner diameter of the conductive ceramic 11 is too large, the number of molecules of harmful gas that contacts or collides with the inner wall decreases. This is because molecules such as dioxins of harmful gas passing through the inside of the
また、導電性セラミックス11の分解温度は、交流電源19から高周波電流を供給する際の電力を変更することにより、周囲環境温度に応じた最低温度〜約3000℃の範囲で設定可能となっている。
Further, the decomposition temperature of the conductive ceramic 11 can be set in a range from the lowest temperature to about 3000 ° C. according to the ambient environment temperature by changing the power when supplying the high frequency current from the
この分解温度の設定は、人が交流電源19の電力を手動で調整して行うことができるが、次のように自動で行うこともできる。例えば、図2に示すように、導電性セラミックス11の温度を検出する温度センサ21と、導電性セラミックス11の加熱温度を設定する温度設定部22と、交流電源19の電力を可変制御する電力制御部23とを備えて行う。なお、温度センサ21は、測温抵抗体、熱電対、放射温度計等、上記のような高温が計測可能なものであれば何れでもよい。
The decomposition temperature can be set by a person manually adjusting the power of the
温度設定部22は、導電性セラミックス11の内部空間を有害ガスの分解に最低限必要な分解温度以上とするための外周面の加熱温度が、設定温度として操作者により設定される。なお、設定温度と分解温度とは、予め対応関係が分かっているとする。次に、温度センサ21で導電性セラミックス11の温度を検出する。電力制御部23は、その検出温度と設定温度との差分に応じて、交流電源19の電力を、導電性セラミックス11の外周面が設定温度となるように可変制御する。
In the
また、有害物質分解装置10は、図2に示すように、バルブ開閉制御部25と、吸引制御部26とを備える。
バルブ開閉制御部25は、温度センサ21の検出温度が設定温度となった場合に、閉状態の開閉バルブ15a,15bを開とする制御を行う。また、バルブ開閉制御部25は、検出温度が予め定められた閾値温度未満となった際に、開状態の開閉バルブ15a,15bを閉とする制御を行う。
但し、閾値温度としては、導電性セラミックス11の内部空間が有害ガスの分解に最低限必要な温度(約1350℃)となるような、外周面の温度を設定するのが好ましい。
Further, as shown in FIG. 2, the harmful substance decomposition apparatus 10 includes a valve opening /
The valve opening /
However, as the threshold temperature, it is preferable to set the temperature of the outer peripheral surface so that the inner space of the conductive ceramic 11 becomes a minimum temperature (about 1350 ° C.) necessary for decomposition of harmful gas.
吸引制御部26は、温度センサ21の検出温度が設定温度となった場合に、停止状態の吸引装置16を作動させる制御を行う。この動作により有害ガスが導電性セラミックス11に導入された際に、電力制御部23は、導電性セラミックス11の外周面が常時設定温度となるように制御する。
The
また、有害物質分解装置10は、次のように停止制御が行われる。操作者によって有害物質分解装置10の停止ボタン(図示せず)が押されると、まず、交流電源19がオフとなる。次に、そのオフにより導電性セラミックス11の温度が上記の閾値温度よりも低い、予め定められた停止温度未満に低下すると、吸引制御部26が吸引装置16を停止させると共に、バルブ開閉制御部25が開閉バルブ15a,15bを閉とし、この後、有害物質分解装置10の主電源をオフとするといった手順で制御が実行される。
Further, the hazardous substance decomposition apparatus 10 is controlled to stop as follows. When the operator presses a stop button (not shown) of the harmful substance decomposition apparatus 10, first, the
なお、有害物質分解装置10の動作中に、何らかの原因により導電性セラミックス11の温度が停止温度よりも所定値以上低い温度、又は設定温度よりも所定値以上高い温度となった場合も、上記の停止制御手順を辿り、有害物質分解装置10の主電源がオフとされる。
In addition, when the temperature of the
なお、電力制御部23、バルブ開閉制御部25及び吸引制御部26の各制御は、例えば、図示せぬ記憶手段に記憶されたプログラムをCPU(Central Processing Unit)がRAM(Random Access Memory)等のメインメモリに展開して、実行することで実現される。
Each control of the
図1(a)に示す水スクラバ17は、導電性セラミックス11で有害ガスが分解された後の分解ガス中に、分解されずに僅かに残留した有害成分を分離処理する。この水スクラバ17は、水等の液体を吸収液として、排ガス中の有害成分を吸収液の液滴や液膜中に捕集して分離する。
The
活性炭フィルタ18は、水スクラバ17で分離されずに臭気分子等の残留成分が残った際に、その残留成分の分子を活性炭の微細孔により吸着して除去する。この除去後の分解ガスが、無害無臭のものとして気体排出管14bの出口から排出される。
When residual components such as odor molecules remain without being separated by the
<実施形態の動作>
次に、実施形態に係る有害物質分解装置10による有害ガスの熱分解処理ついて説明する。
まず、操作者が図1(a)に示す有害物質分解装置10の図示せぬ主電源を投入する。次に、図2に示す温度設定部22において、操作者が導電性セラミックス11の加熱温度を、設定温度として設定する。つまり、設定温度には、導電性セラミックス11の内部空間を最低限必要な分解温度(1350℃)とするための、外周面の設定温度、例えば1400℃が設定される。
<Operation of Embodiment>
Next, the thermal decomposition process of harmful gas by the harmful substance decomposition apparatus 10 according to the embodiment will be described.
First, the operator turns on a main power source (not shown) of the harmful substance decomposition apparatus 10 shown in FIG. Next, in the
次に、交流電源19がオンにされると、電力制御部23が、交流電源19からコイル12に高周波電流を流して導電性セラミックス11を誘導加熱し、この際、温度センサ21の検出温度と設定温度との差分に応じて、交流電源19の電力を、導電性セラミックス11の外周面が設定温度となるように可変制御する。これによって、導電性セラミックス11の外周面が設定温度の1400℃に加熱される。
Next, when the
温度センサ21の検出温度が設定温度となると、バルブ開閉制御部25が、閉状態の各開閉バルブ15a,15bを開とする制御を行い、また、吸引制御部26が、停止状態の吸引装置16を作動させる制御を行う。これによって、気体導入管14aの入口から矢印Y1で示すように有害ガスが空気と共に流入して導電性セラミックス11へ向かう。
When the detected temperature of the
有害ガスが導電性セラミックス11の内部空間へ入ると、有害ガスの分子が、導電性セラミックス11の内部空間の内壁に接触又は衝突して分解され、又は、内部空間を通過する過程で輻射熱により分解される。この分解された分解ガスは、吸引装置16で吸引されながら、図1に示す水スクラバ17へ流入される。
When the harmful gas enters the internal space of the conductive ceramic 11, the harmful gas molecules are decomposed by contacting or colliding with the inner wall of the internal space of the conductive ceramic 11, or decomposed by radiant heat in the process of passing through the internal space. Is done. This decomposed cracked gas flows into the
水スクラバ17では、流入された分解ガス中に、分解されずに僅かに有害成分が残留している場合に、その有害成分が分離処理される。この分離処理された分解ガスは、活性炭フィルタ18に流入され、ここで、更に残留した臭気分子等の残留成分が活性炭に吸着除去される。この除去後の分解ガスが空気と共に、無害無臭のものとして気体排出管14bから矢印Y2で示すように排出される。
In the
処理対象の有害ガスが全て分解処理された後、操作者により有害物質分解装置10の停止ボタン(図示せず)が押されると、交流電源19がオフとなる。このオフにより、導電性セラミックス11の温度が上記の閾値温度未満に低下すると、吸引制御部26が吸引装置16を停止すると共に、バルブ開閉制御部25が開閉バルブ15a,15bを閉とし、この後、有害物質分解装置10の主電源が停止する。
After all the harmful gases to be treated are decomposed, the
<実施形態の効果>
以上説明したように、本実施形態に係る有害物質分解装置10は、交流電源19から高周波電流が供給されるコイル12と、コイル12の近傍に配置され、コイル12への高周波電流の供給時に誘導加熱されて発熱する導電性セラミックス11を用いた熱分解手段13と、熱分解手段13に有害ガスを導入する気体導入管14aと、熱分解手段13からガスを排出する気体排出管14b及び吸引装置16とを備える構成とした。導電性セラミックス11は円筒状である。
<Effect of embodiment>
As described above, the harmful substance decomposition apparatus 10 according to the present embodiment is arranged in the vicinity of the
この有害物質分解装置10は、コイル12での誘導加熱により有害ガスを無害に分解可能な温度以上に発熱した導電性セラミックス11の内部に、吸引装置16の吸引により気体導入管14aを介して有害ガスを導入し、有害ガスを無害なガス(分解ガス)に分解して気体排出管14bから排出する。
This harmful substance decomposing apparatus 10 is harmful to the inside of the conductive ceramic 11 that has generated heat above the temperature at which the harmful gas can be decomposed harmlessly by induction heating in the
本実施形態では、誘導加熱により有害ガスを無害に分解可能な温度以上に発熱する熱分解手段13として、酸素に触れても酸化しない導電性セラミックス11を用いて有害物質分解装置10を作製した。このため、従来のような、モリブデン、SUS、インコロイ等の金属性の熱分解手段を筐体で囲んで閉鎖し、この内部を真空ポンプで真空状に保持するといった構造が不要となる。 In the present embodiment, the harmful substance decomposition apparatus 10 is manufactured using the conductive ceramic 11 that does not oxidize even when exposed to oxygen as the thermal decomposition means 13 that generates heat to a temperature at which harmful gases can be decomposed harmlessly by induction heating. Therefore, a conventional structure in which metallic pyrolysis means such as molybdenum, SUS, and incoloy is enclosed by a casing and is closed in a vacuum state by a vacuum pump is not required.
つまり、本実施形態の有害物質分解装置10では、真空状に保持する気密構造が不要となるので、その分、有害物質分解装置10を簡単な構造で実現することができる。また、本実施形態の有害物質分解装置10では、電力が高い真空ポンプに代え、電力の低いブロワや一般的なポンプで済むので、製造コストやランニングコストを低く抑えることができる。 That is, the harmful substance decomposition apparatus 10 of the present embodiment does not require an airtight structure that is maintained in a vacuum state, and accordingly, the hazardous substance decomposition apparatus 10 can be realized with a simple structure. Further, in the hazardous substance decomposition apparatus 10 of the present embodiment, since a low-power blower or a general pump is sufficient instead of a high-power vacuum pump, manufacturing costs and running costs can be kept low.
また、導電性セラミックス11の内部の内径を、当該内部を通過する有害ガスの所定量以上の分子が内壁に接触又は衝突しながら通過可能な寸法としてもよい。 Further, the inside diameter of the conductive ceramic 11 may be set to a dimension that allows a molecule of a predetermined amount or more of harmful gas passing through the inside to pass while contacting or colliding with the inner wall.
この構成によれば、導電性セラミックス11の内部を通過する有害ガスは、内壁への接触や衝突無しに通過する場合は、接触熱分解よりも分解効率の低い輻射熱分解されるので、分解効率が低い。しかし、本構成では、有害ガスの所定量以上の分子が、導電性セラミックス11の内壁に接触又は衝突しながら通過するので、分解効率を高くすることができる。 According to this configuration, when the harmful gas passing through the inside of the conductive ceramic 11 passes without contact or collision with the inner wall, it is decomposed by radiation pyrolysis, which is lower in decomposition efficiency than contact pyrolysis, so that the decomposition efficiency is high. Low. However, in this configuration, since a predetermined amount or more of harmful gas molecules pass while contacting or colliding with the inner wall of the conductive ceramic 11, decomposition efficiency can be increased.
また、図1(c)に示すように、導電性セラミックス11の内部空間の内壁面に、内周方向に沿って溝を入口側から出口側に向かって螺旋状に形成したライフリング11aを設けてもよい。
Moreover, as shown in FIG.1 (c), the
この構成によれば、導電性セラミックス11の入口から内部空間に導入された有害ガスが、ライフリング11aの存在により螺旋状に攪拌されながら出口側に導かれる。このため、有害ガスと導電性セラミックス11の内周面との接触又は衝突の機会が増加し、有害ガスが接触熱分解により、より効率的に分解される。
According to this configuration, the harmful gas introduced into the internal space from the entrance of the conductive ceramic 11 is guided to the exit side while being spirally stirred by the presence of the
なお、本実施形態では、コイル12は導電性セラミックス11の近傍に配置されていればよいが、コイル12を、導電性セラミックス11の外周側にギャップGを介して巻回する構成では、誘導加熱をより効率良く行うことができる。
In the present embodiment, the
<熱分解手段の変形例1>
本実施形態の有害物質分解装置10の変形例1の熱分解手段について説明する。図3(a)は変形例1の熱分解手段40の外観構成を示す側面図、(b)は熱分解手段40の複数本の筒状導電性セラミックス42の取付構造を示す斜視図、(c)は(a)に示すA3−A3断面図である。
<Modification 1 of thermal decomposition means>
The thermal decomposition means of the modification 1 of the harmful substance decomposition apparatus 10 of this embodiment is demonstrated. FIG. 3A is a side view showing the external configuration of the thermal decomposition means 40 of Modification 1, FIG. 3B is a perspective view showing the mounting structure of a plurality of cylindrical
図3(a)に示す熱分解手段40は、気体導入管14aと気体排出管14bとの間に接続された筒状の筐体41と、筐体41内に配置された、複数本の筒状導電性セラミックス42とを備えて構成されている。
The pyrolysis means 40 shown in FIG. 3A includes a
筐体41は、上述した熱特性を有する材料で形成されている。この筐体41は、アルミナによる2つのフランジ41a,41bと、各フランジ41a,41bの間に設けられた円筒形状の石英ガラス管41cとを用い、気体導入管14aと気体排出管14bとの間を、ガス漏れがないように閉鎖空間状に接続して構成されている。
The
各フランジ41a,41bは、両端が開口した概略三角錐状を成しており、小径の開口側が、気体導入管14aと気体排出管14bとの開口端に接続されている。石英ガラス管41cは、各フランジ41a,41bの大径の開口端の間に接続されている。
Each
筒状導電性セラミックス42は、上述した筒状の導電性セラミックス11と外径、内径及び長さのサイズが異なるだけで、この他の特性等の性質は同じものである。筒状導電性セラミックス42の内径は、内部空間内を有害ガスが通過する際に、有害ガスのより多くの分子(有害ガスの所定量以上の分子)が内壁に接触又は衝突しながら通過する寸法としてある。 The cylindrical conductive ceramic 42 is different from the above-described cylindrical conductive ceramic 11 only in the size of the outer diameter, the inner diameter, and the length, and other properties such as characteristics are the same. The inner diameter of the cylindrical conductive ceramic 42 is such that when harmful gases pass through the internal space, more molecules of harmful gases (more than a predetermined amount of harmful gases) pass while contacting or colliding with the inner wall. It is as.
また、筒状導電性セラミックス42は、石英ガラス管41cの内部に、複数本の筒状導電性セラミックス42の軸方向が気体導入管14aと気体排出管14bとの接続方向と一致する状態で、図3(b)に示すように、互いを所定間隔で離間させて複数本配設されている。また、筒状導電性セラミックス42は、発熱時の高熱で石英ガラス管41cを溶融させない距離に、石英ガラス管41cと離間されている。また、各筒状導電性セラミックス42を離間させて配設するのは、高周波誘導時に、全ての筒状導電性セラミックス42を効率良く誘導加熱するためである。但し、石英ガラス管41cの中に入れる筒状導電性セラミックス42の本数に制限はない。
Further, the cylindrical conductive ceramic 42 is in a state where the axial direction of the plurality of cylindrical
複数本のセラミック42は、図3(c)に示すように、各フランジ41a,41bの大径側の開口に嵌合可能な外周サイズの2枚の円形板43a,43bを用いて固定される。各円形板43a,43bは、フランジ41a,41bと同材料で構成されており、円形面に複数本の筒状導電性セラミックス42の内径と同じサイズの貫通穴43hが、筒状導電性セラミックス42の本数と同じ数だけ開口されている。各貫通穴43hは、各円形板43a,43bで複数本の筒状導電性セラミックス42を挟持して固定した際に、各セラミックス42が離間するように、各円形板43a,43bに開口されている。
As shown in FIG. 3C, the plurality of
このような複数の貫通穴43hが開口された円形板43a,43bが、各フランジ41a,41bの大径側の開口に嵌合され、この各円形板43a,43bの間に、各貫通穴43hと各筒状導電性セラミックス42の貫通孔とが一致する状態で、複数本の筒状導電性セラミックス42が挟み込まれて固定配置されている。
The circular plates 43a and 43b in which the plurality of through
コイル12は、石英ガラス管41cの外周側にギャップGを介して巻回して配置されているが、この他、上述した平面状コイル等を、石英ガラス管41cの外周側の近傍に配置してもよい。
The
この構成によれば、コイル12への高周波電流の供給時に、複数本の筒状導電性セラミックス42が誘導加熱され、各筒状導電性セラミックス42の内部を内壁に接触又は衝突、或いは中空部分を通過する有害ガスが無害なガスに分解される。この際、筒状導電性セラミックス42の内径は小さいので、有害ガスの高周波誘導で揺らぐ殆どの分子は内壁に接触又は衝突する。このため、有害ガスが分解され易くなっている。また、筒状導電性セラミックス42の1本当たりの有害ガスの通過量は少ないが、複数本配設されているので、合計で多量の有害ガスを分解処理することができる。
但し、各円形板43a,43bの間に各筒状導電性セラミックス42を挟んで固定する場合、石英ガラス管41cが無い構成としてもよい。
According to this configuration, when a high frequency current is supplied to the
However, when each cylindrical conductive ceramic 42 is sandwiched and fixed between the circular plates 43a and 43b, the
また、変形例1の熱分解手段40の構成を、複数本の筒状導電性セラミックス42を両側から挟んで固定している各円形板43a,43bを取り外した構成としてもよい。
この場合、各筒状導電性セラミックス42は、図3(b)に示す互いが離間状態且つ石英ガラス管41cとも離間状態で保持されるように図示せぬ保持機構で保持する。
Moreover, the structure of the thermal decomposition means 40 of the modification 1 is good also as a structure which removed each circular plate 43a, 43b which pinched | interposed and fixed the several
In this case, the respective cylindrical
この構成では、気体導入管14aを介して導入された有害ガスが、筐体41内において、複数本の筒状導電性セラミックス42の内部を通過すると共に、各筒状導電性セラミックス42の間を通過する。この際、筐体41内には複数本の筒状導電性セラミックス42が配置されているので、有害ガスが、筒状導電性セラミックス42に接触又は衝突する面積が増加する。このため、有害ガスを効率良く分解することができる。
更には、各筒状導電性セラミックス42を、柱状導電性セラミックスに代えてもよい。
In this configuration, the harmful gas introduced through the
Furthermore, each cylindrical conductive ceramic 42 may be replaced with a columnar conductive ceramic.
<熱分解手段の変形例2>
本実施形態の有害物質分解装置10における変形例2の熱分解手段について説明する。図4(a)は変形例2の熱分解手段30の外観構成を示す側面図、(b)は(a)に示すA2−A2断面図である。
<Modification 2 of thermal decomposition means>
The thermal decomposition means of the modification 2 in the harmful substance decomposition apparatus 10 of this embodiment is demonstrated. 4A is a side view showing the external configuration of the thermal decomposition means 30 of Modification 2, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line A2-A2 shown in FIG.
図4(a)に示す熱分解手段30は、気体導入管14aと気体排出管14bとの間に接続された筒状の筐体31と、筐体31内に配置された、所定以上の耐熱性がある複数本の柱状部材32と、複数個の球状導電性セラミックス33とを備えて構成されている。但し、所定以上の耐熱性とは、球状導電性セラミックス33の分解温度以上の耐熱性である。
The thermal decomposition means 30 shown in FIG. 4A includes a
筐体31は、2つのフランジ31a,31bと、円筒形状の石英ガラス管31cとを用いて構成されている。この筐体31の構成は、上述した筐体41と実質上同構成で同材料によるものなので、詳細については省略する。
The
柱状部材32は、石英ガラス管31cの内部に配設されており、当該柱状部材32の軸方向が気体導入管14aと気体排出管14bとの接続方向と一致し、且つ複数本の柱状部材32が石英ガラス管31cの内部の周回方向に所定間隔離されて配置されている。
The
球状導電性セラミックス33は、球状を成し、上記のように石英ガラス管31cの内部に配置された各柱状部材32の内側に充填されて格納されている。なお、球状導電性セラミックス33の充填量は、本例では満杯に充填されているとするが、有害ガスの流量や分解処理量等を考慮して、分解に必要な量だけ充填してもよい。また、球状導電性セラミックス33は、上述の球状以外に、楕円球状や多面体状、或いは凹凸のある塊状(ブロック状)であってもよい。更に、柱状部材32の間から石英ガラス管31cの方へ出なければ、球状導電性セラミックス33のサイズが、異なっていてもよい。
The spherical
コイル12は、石英ガラス管31cの外周側にギャップGを介して巻回して配置されているが、この他、上述した平面状コイル等を、石英ガラス管31cの外周側の近傍に配置してもよい。
The
この構成によれば、コイル12への高周波電流の供給時に、球状導電性セラミックス33が誘導加熱され、当該双方によって、有害ガスが無害なガスに分解される。
According to this configuration, when the high-frequency current is supplied to the
この場合、有害ガスの流路において、周回して配置された複数本の柱状部材32の内周側に、複数の球状導電性セラミックス33が充填されているので、有害ガスの殆んど全ての分子が、球状導電性セラミックス33に接触又は衝突することになる。このため、有害ガスを大量に、より短時間で効率良く無害なガスに分解することができる。また、有害ガスが難分解性のものであっても、より短時間で効率良く無害なガスに分解することができる。
In this case, since the plurality of spherical
また、石英ガラス管31cの内周面に沿って、複数本の柱状部材32が、複数の球状導電性セラミックス33を内側に囲む状態で配設されている。
この構成によれば、柱状部材32の外側にある石英ガラス管31cを、導電性セラミックスの高熱で溶融しないように保護することができる。このため、筐体を耐熱性がやや劣る材料で形成することが可能なので、筐体を加工が容易な低コストの材料により製作することができる。
A plurality of
According to this configuration, the
但し、石英ガラス管31cに代え、球状導電性セラミックス33の温度に耐え得る耐熱性のある材料(一般的なセラミックス等)を用いれば、柱状部材32は省略することができる。また、柱状部材32は、石英ガラス管31cとの間に所定間隔以上離間されていれば、柱状の導電性セラミックスであってもよい。
However, the
<熱分解手段の変形例3>
本実施形態の有害物質分解装置10の変形例3の熱分解手段について説明する。図5は変形例3の熱分解手段50の構成を示す一部破断断面とした斜視図である。図6(a)は図5に示すA5−A5断面図、図6(b)は(a)に示すA6−A6断面図である。
<Modification 3 of thermal decomposition means>
The thermal decomposition means of the modification 3 of the harmful substance decomposition apparatus 10 of this embodiment is demonstrated. FIG. 5 is a partially cutaway perspective view showing the configuration of the thermal decomposition means 50 of the third modification. 6A is a cross-sectional view taken along the line A5-A5 shown in FIG. 5, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line A6-A6 shown in FIG.
図5に示す熱分解手段50は、導電性セラミックス11と同特性を有する円筒型導電性セラミックス51と、筐体52とを備えて構成されている。
円筒型導電性セラミックス51は、円筒形状を成し、この円筒の両端開口が閉塞されている。一方の閉塞面には、貫通孔を介して気体導入管14aが円筒内の途中まで挿通されている。また、円筒の外周壁には、貫通する複数のスリット51a{図6(a)及び(b)参照}が形成されている。なお、円筒型導電性セラミックス51の閉鎖空間は、請求項記載の第2中空部である。
The thermal decomposition means 50 shown in FIG. 5 includes a cylindrical conductive ceramic 51 having the same characteristics as the conductive ceramic 11 and a
The cylindrical conductive ceramic 51 has a cylindrical shape, and both ends of the cylinder are closed. The
また、円筒型導電性セラミックス51の内壁面には、図6(a)に示すように、内周方向に沿って溝を入口側から出口側に向かって螺旋状に形成したライフリング51bを設けてもよい。
Further, as shown in FIG. 6A, a
筐体52は、円筒型導電性セラミックス51から突出した気体導入管14aと、気体排出管14bの一端側との間に接続される概略円筒形状を成す。この概略円筒形状で、円筒型導電性セラミックス51を閉鎖状に囲んでいる。なお、筐体52の閉鎖空間は、請求項記載の第1中空部である。
The
即ち、筐体52は、この円筒形状の両端の内、気体導入管14a側の端部が平面52aで閉塞され、気体排出管14b側の端部が円錐状に突出た円錐面52bで閉塞されている。更に、閉塞面52aに気体導入管14aが挿通される貫通孔を有し、円錐面52bの頂部に気体排出管14bが挿通される貫通孔を有する形状となっている。また、筐体52は、上述した熱特性を有する材料で形成されている。本例ではアルミナで形成されているとする。
That is, the
コイル12は、筐体52の外周側にギャップGを介して巻回して配置されているが、この他、上述した平面状コイル等を、筐体52の外周側の近傍に配置してもよい。
The
この構成では、気体導入管14aを介して導入された有害ガスが、コイル12で誘導加熱されている円筒型導電性セラミックス51の内部に排出される。この排出された有害ガスは、円筒型導電性セラミックス51の内部空間で輻射熱分解される。この場合、有害ガスは、複数のスリット51aから筐体52の内壁側へ排出されるが、この際、次のように分解される。
In this configuration, the harmful gas introduced through the
即ち、円筒型導電性セラミックス51の外周面には、高周波誘導により渦電流が生じるが、この際、各スリット51aには電流は流れることができない。このため、各スリット51aの隙間の壁部分(スリット壁部分という)に渦電流が集中する。この結果、各スリット51aのスリット壁部分は、円筒型導電性セラミックス51の外周面よりも高温に加熱される。このため、各スリット51aの空間は、円筒型導電性セラミックス51の広い内部空間よりも高温となる。これにより、有害ガスが円筒型導電性セラミックス51の内部空間で分解されずとも、各スリット51aから排出される際に、スリット壁部分に接触又は衝突して分解されると共に、スリット51aの隙間の高温の輻射熱により確実に分解される。
That is, an eddy current is generated on the outer peripheral surface of the cylindrical conductive ceramic 51 by high-frequency induction, but at this time, no current can flow through each
このように分解されたガスは、筐体52内の後方側へ吸引されて、気体排出管14bへ排出される。なお、有害ガスの処理量や処理時間に応じて、各スリット51aの数や開口サイズを変更してもよい。
この他、有害ガスが燃焼し易いガスであれば、上述した熱分解手段13,30,40,50を閉鎖状の筐体に閉じ込め、その内部を不活性ガス等で満たしてもよい。
The gas thus decomposed is sucked rearward in the
In addition, if the harmful gas is easily combusted, the above-described thermal decomposition means 13, 30, 40, 50 may be confined in a closed casing, and the inside thereof may be filled with an inert gas or the like.
また、円筒型誘導性セラミックス51が内蔵された筐体52は、ガスの導入側と、排出側とを逆向きにして、気体導入管14a及び気体排出管14bに接続してもよい。即ち、気体排出管14bを、筐体52及び円筒型導電性セラミックス51の一方の閉塞面の貫通孔を介して円筒内の途中まで挿通する。また、筐体52の円錐面52bの頂部の貫通孔に気体導入管14aを挿入して固定する。
Further, the
<実施形態の応用例1>
本実施形態の応用例1としての燃焼ガス分解システムについて説明する。図7は本実施形態の有害物質分解装置を用いた応用例1としての燃焼ガス分解システム60の構成を示す図である。
図7に示す燃焼ガス分解システム60は、焼却設備(焼却手段)61でPCBを含む被焼却物が燃焼され、ダイオキシン等の有害ガスを含んで発生した矢印Y1で示す燃焼ガスを、無害に分解して大気へ排出するものである。但し、本システム60には、上述した熱分解手段13,30,40,50の何れでも用いることが可能であるが、熱分解手段30を用いるものとする。
<Application Example 1 of Embodiment>
A combustion gas decomposition system as application example 1 of the present embodiment will be described. FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a combustion gas decomposition system 60 as an application example 1 using the harmful substance decomposition apparatus of the present embodiment.
The combustion gas decomposition system 60 shown in FIG. 7 decomposes the combustion gas indicated by the arrow Y1 harmlessly generated by incineration equipment (incineration means) 61 incinerated material containing PCB and containing harmful gas such as dioxin. And discharged into the atmosphere. However, although any of the above-described thermal decomposition means 13, 30, 40, 50 can be used for the system 60, the thermal decomposition means 30 is used.
燃焼ガス分解システム60は、上述した熱分解手段30と、熱分解手段30で分解された炭素(単に、炭素ともいう)62の貯留槽63と、シャワーリング塔65と、活性炭充填層66とを備える。焼却設備61の燃焼ガスの排出口と、熱分解手段30のガス流入口と、貯留槽63の炭素62の回収口との3つの開口が、気体導入管14aで接続されている。矢印Y1で示す燃焼ガスが空気と共に流入される気体導入管14aの一端側近傍には開閉バルブ15aが配設されている。また、熱分解手段30のガス排出口とシャワーリング塔65のガス流入口とは、開閉バルブ15b及び吸引装置16を介在して、気体排出管14bで接続されている。更に、シャワーリング塔65のガス排出口と、活性炭充填層66のガス流入口とは、気体排出管14bで接続され、活性炭充填層66のガス排出口には気体排出管14bの一端部が接続されている。
The combustion gas decomposition system 60 includes the above-described thermal decomposition means 30, a
熱分解手段30は、焼却設備61の排出口よりも上方の位置に配置され、熱分解手段30のガス流入口と流出口とが地面に対して垂直方向(縦方向)に配列される状態で配置されている。
The thermal decomposition means 30 is arranged at a position above the outlet of the
貯留槽63は、熱分解手段30の下方の地面上に設置されている。貯留槽63の回収口は、当該貯留槽63の上面に設けられおり、当該回収口と、上方側の熱分解手段30のガス流入口とが上下で対向状態に配置されている。このような配置により、熱分解手段30での燃焼ガス中のダイオキシン分解時に、加熱分解された炭素62が、矢印Y3で示すように、気体導入管14aの縦配管内を通って回収口から貯留槽63の内部へ落下するようになっている。
The
シャワーリング塔(単に、塔ともいう)65は、地面に配置されており、塔65の下方位置にガス流入口が設けられ、ガス流入口配設面の反対面の上方位置にガス排出口が設けられている。また、塔65内には上方から水等の液体をシャワー状に流す機能を備えており、下方の流入口から流入したガスが液体のシャワーを通過して、反対側の上方の排出口から排出される。この構成により、塔65は、燃焼ガスを分解後のガス中に残留した塩素ガスや塩化水素ガスの分子を、上方からの液体のシャワーで流して回収するようになっている。
The shower ring tower (simply referred to as a tower) 65 is disposed on the ground. A gas inlet is provided at a position below the
活性炭充填層66は、塔65で回収されずに残った臭気分子等の残留成分を活性炭の微細孔により吸着して除去する。この除去後の分解ガスが、無害無臭のものとして気体排出管14bの出口から排出される。この際に、排出され難い場合は、シャワーリング塔65の出口側や、活性炭充填層66の出口側においてブロワで吸引してもよい。
The activated carbon packed
このような構成において、まず、事前準備において、シャワーリング塔65の内部で液体のシャワーを流す。また、交流電源19からコイル12に高周波電流を流して球状導電性セラミックス33の双方を誘導加熱し、球状導電性セラミックス33を設定温度である例えば1500℃に加熱する。
In such a configuration, first, a liquid shower is caused to flow inside the
球状導電性セラミックス33が1500℃になると、閉状態の開閉バルブ15a,15bが開となり、停止状態の吸引装置16が作動する。これによって、気体導入管14aの入口から矢印Y1で示す方向に燃焼ガスを含む空気が流れ、更に、熱分解手段30を通って矢印Y2aで示すように空気が流れてシャワーリング塔65へ向かう。
When the spherical
次に、焼却設備61において、被焼却物を燃焼すると燃焼ガスが発生する。この燃焼ガスには、ダイオキシン等の有害ガスを含む場合がある。燃焼ガスは空気と共に、矢印Y1で示すように、気体導入管14aを介して熱分解手段30へ流入する。この流入した燃焼ガスは、1500℃に加熱された球状導電性セラミックス33に接触又は衝突しながら後方へ流れ、この際、有害ガスが高熱で分解される。この際、有害ガスに、例えばダイオキシン類が含まれていれば、炭素によるベンゼン環が分解されて、酸素や、塩素や塩化水素及び炭素に分離される。
Next, in the
炭素62は、矢印Y3で示すように、気体導入管14aの縦配管内を落下し、更に、貯留槽63の回収口から内部へ落下して蓄積される。
As indicated by an arrow Y3, the carbon 62 falls in the vertical pipe of the
一方、熱分解手段30で分解された分解ガスは空気と共に、熱分解手段30から矢印Y2aで示すように流出され、吸引装置16を介してシャワーリング塔65へ流入される。この塔65において、分解ガス中に残留した塩素ガスや塩化水素ガスの分子が、液体のシャワーで流されて回収される。この回収後、分解ガスは、活性炭充填層66に流入され、塔65で回収されずに残った臭気分子等の残留成分が活性炭に吸着されて除去される。この除去後の分解ガスが空気と共に、無害無臭のものとして気体排出管14bの出口から排出される。
On the other hand, the cracked gas decomposed by the thermal decomposition means 30 flows out from the thermal decomposition means 30 as indicated by an arrow Y2a together with air, and flows into the
このような構成の燃焼ガス分解システム60によれば、次のような効果を得ることができる。PCBを含む被焼却物を燃焼した際に発生するダイオキシンや、その他の有害ガスを無害に分解して大気へ放出することができる。また、ガス分解時に同時に分解された炭素62は、別途、貯留槽63に蓄積して後程、フィルタ構成要素等の用途に活用することができる。
According to the combustion gas decomposition system 60 having such a configuration, the following effects can be obtained. Dioxins and other harmful gases that are generated when incinerators containing PCB are burned can be harmlessly decomposed and released to the atmosphere. Further, the carbon 62 that is simultaneously decomposed during the gas decomposition can be separately accumulated in the
また、従来の熱分解手段は、酸素が発熱体を酸化して劣化させるので、有害ガスと酸素が混入した状態では、熱分解処理が不可能であった。このため、焼却設備61で有害物質の含有物を燃焼し、この燃焼時に有害ガスが含有される燃焼ガスを酸素が混じった状態で、熱分解手段に導入して有害ガスを無害に分解するシステムは実現できなかった。
しかし、燃焼ガス分解システム60では、熱分解手段30の発熱体である球状導電性セラミックス33が酸化しないので、焼却設備61からの燃焼ガスを酸素が混じった状態で、熱分解手段30に導入するシステムを実現することができる。
Further, in the conventional thermal decomposition means, since oxygen oxidizes and deteriorates the heating element, thermal decomposition treatment cannot be performed in a state where harmful gas and oxygen are mixed. For this reason, the system which burns the content of harmful substances in the
However, in the combustion gas decomposition system 60, since the spherical
なお、焼却設備61において、PCB等を含む被焼却物を燃焼してもよい。この場合、PCBの燃焼によるダイオキシン等の有害ガスを含んで燃焼ガスが発生する。この燃焼ガスは空気と共に、矢印Y1で示すように、気体導入管14aを介して熱分解手段30へ流入する。この流入した燃焼ガスが、1500℃に加熱された球状導電性セラミックス33に接触又は衝突しながら後方へ流れ、この際、有害ガスが高熱で分解される。
In the
<実施形態の応用例2>
本実施形態の応用例2としての気化ガス分解システムについて説明する。図8は本実施形態の有害物質分解装置を用いた応用例2としての気化ガス分解システム70の構成を示す図である。
図8に示す気化ガス分解システム70は、回転式の窯であるロータリーキルン(加熱処理手段)71で焼却灰を加熱処理した際に、ダイオキシン等の有害ガスを含んで発生する矢印Y1で示す気化ガスを、無害に分解して大気へ放出するものである。但し、焼却灰は、PCBやDDT等の有害物質を含有するゴミや、一般ゴミを焼却した際に生成される灰や燃えカスである。
<Application Example 2 of Embodiment>
A vaporized gas decomposition system as application example 2 of the present embodiment will be described. FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a vaporized gas decomposition system 70 as application example 2 using the harmful substance decomposition apparatus of the present embodiment.
The vaporized gas decomposition system 70 shown in FIG. 8 is a vaporized gas indicated by an arrow Y1 generated by containing a harmful gas such as dioxin when the incinerated ash is heat-treated by a rotary kiln (heat treatment means) 71 which is a rotary kiln. Is harmlessly decomposed and released to the atmosphere. However, the incineration ash is ash or burnt residue generated when incineration of garbage containing harmful substances such as PCB or DDT, or general garbage.
気化ガス分解システム70が、上述の燃焼ガス分解システム60(図7)と異なる点は、焼却設備61に代え、ロータリーキルン71が備えられていることである。
The vaporized gas decomposition system 70 is different from the above-described combustion gas decomposition system 60 (FIG. 7) in that a
ロータリーキルン71は、矢印Y11で示すように内部に投入された焼却灰を、800℃位まで加熱しながら、当該ロータリーキルン71をゆっくり回転させて徐々に前方へ送る。この際、加熱により焼却灰の有害物質が有害ガス(例えばダイオキシン)として気化する。この際、有害物質が分解されて残った灰(分解灰)は、矢印Y12で示すように、ロータリーキルン71の排出口(図示せず)から外部の図示せぬ容器へ排出される。
The
一方、気化された有害ガスを含む気化ガスは空気と共に、矢印Y1で示すように、ロータリーキルン71から気体導入管14aを介して熱分解手段30へ導入される。なお、熱分解手段30に導入された気化ガスは、上述で燃焼ガス分解システム60で説明したと同様に含有される有害ガスが分解処理され、最終的に活性炭充填層66から無害無臭のガスとして大気へ排出される。
On the other hand, the vaporized gas containing the vaporized harmful gas is introduced into the thermal decomposition means 30 from the
このような構成の気化ガス分解システム70によれば、次のような効果を得ることができる。焼却灰を加熱時に気化した気化ガスに含有される有害ガスを、無害に分解して大気へ放出することができる。また、ロータリーキルン71で分解された分解灰は、植物の肥料等に別途活用することができる。
According to the vaporized gas decomposition system 70 having such a configuration, the following effects can be obtained. The harmful gas contained in the vaporized gas obtained by vaporizing the incinerated ash can be decomposed harmlessly and released to the atmosphere. The decomposed ash decomposed by the
また、従来の熱分解手段は、酸素が発熱体を酸化して劣化させるので、有害ガスと酸素が混入した状態では、熱分解処理が不可能であった。このため、加熱処理手段を囲って内部を真空状態又は不活性ガスで満たさなければならならず、高コストが掛かっていた。 Further, in the conventional thermal decomposition means, since oxygen oxidizes and deteriorates the heating element, thermal decomposition treatment cannot be performed in a state where harmful gas and oxygen are mixed. For this reason, it is necessary to enclose the heat treatment means and to fill the inside with a vacuum or an inert gas, which is expensive.
しかし、本実施形態の気化ガス分解システム70では、熱分解手段30の発熱体である球状導電性セラミックス33が酸化しないので、ロータリーキルン71からの気化ガスを酸素が混じった状態で、熱分解手段30に導入するシステムを実現することができる。このためシステム70を製作並びに稼働するコストを低コストとすることができる。
However, in the vaporized gas decomposition system 70 of the present embodiment, since the spherical
また、気化ガス分解システム70では、ロータリーキルン71に焼却灰を投入する例を説明したが、PCBやDDT等の有害物質が含有される土壌をロータリーキルン71に投入しても同様に、土壌から有害物質が気化した有害ガスを分解することができる。
Further, in the vaporized gas decomposition system 70, the example in which the incineration ash is introduced into the
その他、以上説明した実施形態においては、具体的な構成について、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。 In addition, in the embodiment described above, the specific configuration can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.
10 有害物質分解装置
11 導電性セラミックス
12 誘導加熱コイル
13,30,40,50 熱分解手段
14a 気体導入管
14b 気体排出管
15a,15b 開閉バルブ
16 吸引装置
17 水スクラバ
18 活性炭フィルタ
19 交流電源
21 温度センサ
22 温度設定部
23 電力制御部
25 バルブ開閉制御部
26 吸引制御部
31,41,52 筐体
31a,31b,41a,41b フランジ
31c,41c 石英ガラス管
32 柱状部材
33 球状導電性セラミックス
42 筒状導電性セラミックス
43a,43b 円形板
43h 貫通穴
51 円筒型導電性セラミックス
51a スリット
60 燃焼ガス分解システム
61 焼却設備
70 気化ガス分解システム
71 ロータリーキルン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Hazardous
Claims (3)
前記コイルへの高周波電流の供給時に誘導加熱されて発熱し、少なくとも1350℃以上の耐熱性を有するブロック状の導電性セラミックスを、筒状の筐体内に空隙が形成されるように配置した熱分解手段と、
前記筐体の内周面に沿って、前記ブロック状の導電性セラミックスが囲まれる状態で配設され、少なくとも前記耐熱性を有する複数本の柱状部材と、
前記筐体の一端側から気体状有機ハロゲン化合物を導入する導入手段と、
前記筐体の他端側からガスを排出する排出手段と、
を備えることを特徴とする有害物質分解装置。 A coil to which a high frequency current is supplied from a power source;
Pyrolysis in which block-shaped conductive ceramics that generate heat by induction heating when supplying high-frequency current to the coil and have heat resistance of at least 1350 ° C. or more are arranged so that a void is formed in a cylindrical housing. Means,
Along the inner circumferential surface of the housing, before Symbol block-shaped conductive ceramic is disposed in a state surrounded by a plurality of columnar members having at least the heat-resistant,
Introducing means for introducing a gaseous organic halogen compound from one end of the housing;
Discharging means for discharging gas from the other end of the housing;
A harmful substance decomposition apparatus comprising:
有害物質の含有物を燃焼し、この燃焼時に有害ガスを含む燃焼ガスが生成される焼却手段と、
を備え、
前記焼却手段で生成された燃焼ガスを、前記導入手段を介して前記熱分解手段に導入する
ことを特徴とする燃焼ガス分解システム。 The hazardous substance decomposition apparatus according to claim 1 ;
Incineration means for burning the contents of harmful substances and generating combustion gas containing harmful gases at the time of combustion,
With
A combustion gas decomposition system, wherein the combustion gas generated by the incineration means is introduced into the thermal decomposition means via the introduction means.
有害物質の含有物を加熱処理し、この加熱処理時に有害ガスを含む気化ガスが生成される加熱処理手段と、
を備え、
前記加熱処理手段で生成された気化ガスを、前記導入手段を介して前記熱分解手段に導入する
ことを特徴とする気化ガス分解システム。 The hazardous substance decomposition apparatus according to claim 1 ;
A heat treatment means for heat-treating the contents of harmful substances, and generating a vaporized gas containing harmful gases during the heat treatment;
With
The vaporized gas decomposition system, wherein the vaporized gas generated by the heat treatment means is introduced into the thermal decomposition means via the introduction means.
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