JPH07183096A - 高周波誘導熱プラズマ装置 - Google Patents

高周波誘導熱プラズマ装置

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JPH07183096A
JPH07183096A JP5227518A JP22751893A JPH07183096A JP H07183096 A JPH07183096 A JP H07183096A JP 5227518 A JP5227518 A JP 5227518A JP 22751893 A JP22751893 A JP 22751893A JP H07183096 A JPH07183096 A JP H07183096A
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光一 水野
Hideo Ouchi
日出夫 大内
Toyonobu Yoshida
豊信 吉田
Tomomi Asakura
友美 朝倉
Nobuyuki Uematsu
信行 植松
Masakazu Nakamura
正和 中村
Takanobu Amano
高伸 天野
Hisashi Komaki
久 小牧
Yoshiharu Hirakawa
祥治 平川
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Nippon Steel Corp
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
University of Tokyo NUC
Nippon Steel Research Institute Corp
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
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Jeol Ltd
Tokyo Electric Power Co Inc
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 腐食性ガスによるガスリング先端部の腐食を
防止することができる高周波誘導熱プラズマ装置を実現
する。 【構成】 30はガスリング3の先端部に設けられたキ
ャップであり、キャップ30は耐腐食性で熱良伝導体材
料、例えば金,ジルコニウムなどで形成されている。ま
たキャップ30は薄肉構造となっており、その内側の一
部Sにはネジが切られており、ガスリングのベース部材
31に対してネジ止めされている。キャップ30とベー
ス部材31との間は冷却媒体の通路32となる。キャッ
プ部分は高温のプラズマに晒され、また、管2内に発生
した腐食性ガスにも晒されることになる。しかしなが
ら、キャップ30は冷却媒体によって冷却され、さら
に、腐食性ガスによって腐食される溶接部分もないた
め、長期間使用しても溶融されたり腐食により穴が開い
たりすることはない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、管内に適宜な圧力のガ
スを供給し、管の外側に配置した誘導コイルに高周波を
供給することにより管内にプラズマを発生させるように
した高周波誘導熱プラズマ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図1は、例えば特開平3−90172号
に開示されている高周波誘導プラズマ装置を用いたフロ
ンなどの有機ハロゲン化合物の分解処理装置を示してお
り、誘導プラズマトーチ1は、石英等の絶縁性物質で形
成された円筒状の管2、ガスリング3および管2の周囲
に巻回された誘導コイル4等によって構成されている。
ガスリング3には、リング状の溝5が穿たれており、そ
の溝5の外側にはリング状のプレート6が溶接される。
リング状のプレート6には、多数の微小孔7が穿たれて
おり、又、溝5は、ガスリング3内部に穿たれた孔8の
一端が接続されている。孔8の他端は、ガスリング3の
上部において、管9に接続されている。
【0003】管9は、途中で分岐しており、一方は第1
の容器110内部に、他方は、第2の容器111内部に
導入されている。第1の容器110内には、分解される
べきフロン113の如き液状の有機ハロゲン化合物11
2が入れられている。第1の容器110内の有機ハロゲ
ン化合物の中には、キャリアガス供給管113の一端が
挿入されている。キャリアガス供給管113の他端は、
フローコントローラ114を介して、アルゴンガス源1
15に接続されている。第2の容器111内には、水1
16が入れられており、この水116の中には、キャリ
アガス供給管117の一端が挿入されている。キャリア
ガス供給管117の他端は、フローコントローラ118
を介してアルゴンガス源115に接続されている。
【0004】管9の途中には、切換バブル119が設け
られている。切換バルブ119は、第1の容器110と
第2の容器111からのガスと、アルゴンガス源14か
らのガスとを切換えてガスリング3に穿たれた孔8に導
くようにしている。アルゴンガス源14からのガス流量
は、フローコントローラ121によって制御される。
【0005】プラズマトーチ1を構成する円筒状の管2
の下部には開口122が設けられており、この開口12
2には排気管123が接続されている。排気管123
は、排気されるガスの中に含まれている粉末物質をトラ
ップするサイクロン124に接続されている。サイクロ
ン124を通過した排気ガスは、管125に導かれる
が、管125は、内部にアルカリ性水溶液、例えば、水
酸化カリウム(KOH)16が入れられた容器17内に
導入されている。容器17の上部には、内部気体の排出
管128が設けられており、この排出管128は、内部
にアルカリ性固体、例えば、酸化カルシウム(CaO)
129が入れられた容器130の下部につながれてい
る。容器130の上部には、内部の酸化カルシウム12
9の間を通過した気体の排出管131が設けられてい
る。
【0006】このように構成された装置の動作を説明す
れば以下の通りである。装置の初期状態においては、管
9の途中に設けられた切換バルブ119を操作し、アル
ゴンガス源14からのアルゴンガスがガスリング3の孔
8を介して溝5内に供給されるようにする。溝5へのア
ルゴンガスの供給により、アルゴンガスは、プレート6
に設けられた多数の微小孔7から円筒状の管2内部に噴
出される。この状態で、誘導コイル4に高周波を供給し
図示外の点火機構により、プラズマPを着火する。
【0007】その後、切換バルブ119を切換え、アル
ゴンガス源14からのアルゴンガスに代え、第1の容器
110と第2の容器111からのガスがガスリング3の
孔8を介して溝5内に供給されるようにする。第1の容
器110においては、内部の有機ハロゲン化合物溶液1
12中に、アルゴンガス源115に接続されているキャ
リアガス供給管113が挿入されており、有機ハロゲン
化合物112内に開放された管113の端部から、フロ
ーコントローラ114によって適宜な流量にされたアル
ゴンガスが噴出される。この結果、有機ハロゲン化合物
は、アルゴンガスのバブリングにより、蒸気となってガ
スの中に含まされ、第1の容器110内から管9の中に
排出される。また、第2の容器111においては、内部
の水116の中にアルゴンガス源115に接続されてい
るキャリアガス供給管117が挿入されており、水11
6の中に開放された管117の端部から、フローコント
ローラ118によって適宜な流量にされたアルゴンガス
が噴出される。この結果、水は、アルゴンガスのバブリ
ングにより、蒸気となってガスの中に含まされ、第1の
容器111内から管9の中に排出される。
【0008】管9の途中の分岐部Jで有機ハロゲン化合
物の蒸気を含んだアルゴンガスと、水蒸気を含んだアル
ゴンガスは混合され、混合ガスは、ガスリング3の孔8
を介して溝5中に導入される。混合ガスは、溝5から、
プレート6に設けられた多数の微小孔7を通って管2内
に噴き出され、プラズマフレームP中に導入される。こ
のとき、プラズマの温度は1万度〜1万5千度になって
おり、プラズマフレームP中に導入された有機ハロゲン
化合物及び水は、高温により高い効率で分解して下記に
示す化学反応をする。
【0009】有機ハロゲン化合物としてトリクロロフル
オロメタン(フロン−11…CCl 3 F)をプラズマ中
で分解させた場合、水との間で、次の反応が生じる。 CCl3 F+2H2 O=CO2 +3HCl+HF 分解された分子を含む排出ガスは、管2の底部の開口1
22から排出管123を通って、サイクロン124内に
導かれる。このとき、フロン−11に比べて水が少ない
と過剰の炭素を生じるが、このサイクロン124内で、
排出ガス中に含まれている炭素等の微粉末はトラップさ
れる。サイクロン124を通ったガスは、管125から
容器17の内部の水酸化カリウム水溶液16中に導入さ
れる。この溶液16中に排出ガスを通すことによって、
HCl,HF等の酸を含む排出ガスは中和される。中和
されたガスは、容器126の底部から排出管128を通
って、容器130内部に導入され、容器130内部の酸
化カルシウム129によって脱水される。脱水されたガ
スは、安定な、環境に影響をほとんど与えない化合物で
あり、適宜大気中に放出される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】この様な高周波誘導熱
プラズマ装置では、ガスリング3の先端が高温のプラズ
マに接していることから、先端部が溶融しないにように
冷却するため、ガスリング内部に冷却媒体の循環路を設
けることが特開平3−89499号に提案されている。
冷却媒体の循環路は、通常、ガスリング先端部において
構成要素を溶接して形成される。しかしながら、この構
造でプラズマを発生させ、フロンを供給して分解させる
と、高温の腐食性ガスが発生し、この腐食性ガスにより
溶接部分が腐食し、この部分に穴が開いて冷却媒体がプ
ラズマ中に流れ込みプラズマを消してしまう問題を発生
させる。
【0011】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、腐食性ガスによるガスリング先端
部の腐食を防止することができる高周波誘導熱プラズマ
装置を実現するにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明に基づく高周波誘
導熱プラズマ装置は、絶縁性物質で形成された管と、管
の一端に設けられプラズマガスを管内に供給するための
ガスリングと、管の外側に配置された高周波誘導コイル
とを備え、管内でプラズマを発生させるようにした高周
波誘導熱プラズマ装置において、ガスリングの先端部分
に耐腐食性で熱良導体の物質で形成されたキャップを捩
子止めし、該キャップ内に冷却媒体を供給するように構
成したことを特徴としている。
【0013】
【作用】本発明に基づく高周波誘導熱プラズマ装置は、
ガスリングの先端部分に耐腐食性で熱良導体の物質で形
成されたキャップを捩子止めし、該キャップ内に冷却媒
体を供給する。
【0014】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図2は、本発明に基づく高周波誘導熱プラ
ズマ装置を示しており、図1に示した従来の装置と同一
ないしは類似要素には同一番号が付されている。この図
2において、30はガスリング3の先端部に設けられた
キャップであり、キャップ30は耐腐食性で誘電率が低
い熱良導体材料、例えば金(Au)やジルコニウム(Z
r)や窒化珪素などで形成されている。またキャップ3
0は薄肉構造となっており、その内側の一部Sにはネジ
が切られており、ガスリングのベース部材31に対して
ネジ止めされている。キャップ30とベース部材31と
の間は冷却媒体の通路32となり、通路32には入口通
路33から冷却媒体が供給され、出口通路34から媒体
が排出される構造となっている。なお、Oはオーリング
シールである。このような構成の動作を次に説明する。
【0015】ガスリング3部分の組み立ては、ベース部
材31に対してキャップ30を捩じ込むことによって行
われる。その後、入口通路33,通路32,出口通路3
4に冷却媒体を流すと共に、図2では図示していない
が、ベース部材31に設けられた孔を介してリング状の
通路Bにプラズマガスを流し、誘導コイル4に高周波電
力を供給すれば、管2内に高周波誘導プラズマを形成す
ることができる。
【0016】さらに、通路Bを介して管2内に水蒸気と
分解すべきフロンを供給すれば、フロンを分解すること
ができる。この結果、キャップ30部分は高温のプラズ
マに晒され、また、管2内に発生した腐食性ガスにも晒
されることになる。しかしながら、キャップ30は冷却
媒体によって冷却され、さらに、腐食性ガスによって腐
食される溶接部分もないため、長期間使用しても溶融さ
れたり腐食により穴が開いたりすることはない。なお、
入口通路33から通路32に供給される冷却媒体とし
て、水蒸気やフロンが凝縮しない温度の熱媒体油が使用
される。この熱媒体油はプラズマに対してはキャップ3
0を冷却する効果があり、ベース部材31中の孔を介し
て通路Bから管2内に供給される水蒸気に対しては凝縮
を防ぐための加熱の役割を有している。
【0017】以上本発明の実施例を説明したが、本発明
はこの実施例に限定されない。例えば、キャップの材料
として金やジルコニウムを用いたが、銅などの熱良導体
の表面にジルコニア,白金,金,窒化珪素,ハステロイ
などの膜を蒸着した材料あるいは給水率が零の溶射した
材料(セラミックスなど)を用いても良い。また、有機
ハロゲン化合物の分解用のプラズマ装置について説明し
たが、他の用途のためのプラズマ装置にも本発明を適用
することができる。
【0018】又、冷却媒体としては、熱媒体油に限ら
ず、例えば、加熱した水なども使用できる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づく高
周波誘導熱プラズマ装置は、ガスリングの先端部分に耐
腐食性で熱良導体の物質で形成されたキャップを捩子止
めし、該キャップ内に冷却媒体を供給するように構成し
たので、ガスリング先端部を高温のプラズマから守るこ
とができると共に、プラズマにより腐食性ガスが発生し
たとしても、溶接部分がないために腐食される部分がな
くなり、長寿命の装置を提供することができる。さら
に、先端部が仮に腐蝕された場合でも、容易に先端部の
みを交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の高周波誘導熱プラズマ装置を用いた有機
ハロゲン化合物の分解システムを示す図である。
【図2】本発明に基づく高周波誘導熱プラズマ装置の一
実施例におけるガスリング部分の一部詳細を示す図であ
る。
【符号の説明】
2 セラミック管 3 ガスリング 4 誘導コイル 5 チャンバー 11 水蒸気ボイラー 13 フロン容器 15 ガスボンベ 30 キャップ 31 ベース部材 32 冷却媒体通路 33 入口通路 34 出口通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000006655 新日本製鐵株式会社 東京都千代田区大手町2丁目6番3号 (71)出願人 591009071 株式会社日鉄技術情報センター 東京都千代田区麹町1丁目6番地 (71)出願人 000004271 日本電子株式会社 東京都昭島市武蔵野3丁目1番2号 (74)上記5名の代理人 弁理士 井島 藤治 (外1名 ) (72)発明者 水野 光一 茨城県つくば市小野川16番3 工業技術院 資源環境技術総合研究所内 (72)発明者 大内 日出夫 茨城県つくば市小野川16番3 工業技術院 資源環境技術総合研究所内 (72)発明者 吉田 豊信 東京都文京区本郷7丁目3番1号 東京大 学工学部金属工学科内 (72)発明者 朝倉 友美 東京都千代田区内幸町1丁目1番3号 東 京電力株式会社内 (72)発明者 植松 信行 東京都千代田区大手町2丁目6番3号 新 日本製鐵株式会社内 (72)発明者 中村 正和 東京都千代田区麹町1丁目6番地 株式会 社日鉄技術情報センター内 (72)発明者 天野 高伸 東京都昭島市武蔵野3丁目1番2号 日本 電子株式会社内 (72)発明者 小牧 久 東京都昭島市武蔵野3丁目1番2号 日本 電子株式会社内 (72)発明者 平川 祥治 東京都昭島市武蔵野3丁目1番2号 日本 電子株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁性物質で形成された管と、管の一端
    に設けられプラズマガスを管内に供給するためのガスリ
    ングと、管の外側に配置された高周波誘導コイルとを備
    え、管内でプラズマを発生させるようにした高周波誘導
    熱プラズマ装置において、ガスリングの先端部分に耐腐
    食性で熱良導体の物質で形成されたキャップを捩子止め
    し、該キャップ内に冷却媒体を供給するように構成した
    ことを特徴とする高周波誘導熱プラズマ装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100481398B1 (ko) * 2001-04-11 2005-04-07 (주)케이.씨.텍 과불화 탄화물 가스의 처리 방법 및 이를 위한 장치
JP4895612B2 (ja) * 2004-01-29 2012-03-14 大陽日酸株式会社 排ガス処理方法および排ガス処理装置

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KR100481398B1 (ko) * 2001-04-11 2005-04-07 (주)케이.씨.텍 과불화 탄화물 가스의 처리 방법 및 이를 위한 장치
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