JPH09150055A - フロンのプラズマアーク反応方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プラズマ発生領域を拡大するために、大形の交
流磁場又は高周波コイル及び高周波発振器を使用しない
で、小形の装置を多数分散して設備する。 【解決手段】本発明のプラズマアーク反応装置は、プラ
ズマアーク電源装置２０のマイナス端子２０ｔに接続さ
れた電極支持体１１と、電極支持体１１に支持された電
極１２と、電極支持体１１の外周に配置されて、プラズ
マアーク電源装置２０のスタート電流供給用プラス端子
２３ｔに接続されて、酸素を含むプラズマガス１を流出
させ、パイロットアーク２を通過させる直径１３ｄの貫
通孔を有するプラズマ拘束ノズル１３と、プラズマ拘束
ノズル１３の外周に配置されて、プラズマアーク電源装
置２０の反応アーク電流供給用プラス端子２４ｔに接続
されて、反応させる流量のフロン４を通過させる直径１
４ｄ及びプラズマアークが接触してフロンと反応する直
線部分の長さ又は直線部分（１４f1の部分）と傾斜部分
（１４f2の部分）との長さ１４ｆの貫通孔を有する反応
ノズル１４と、反応ノズル１４を着脱可能に支持して冷
却する冷却ブラケット１５とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オゾン層を破壊す
るフロンを分解して無害化する方法及び装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】地球の成層圏オゾン層の破壊、南極オゾ
ンホールを引き起こしているフロンの生産を中止して、
成層圏オゾン破壊能力の小さいフロン（ＨＣＦＣ）、塩
素を含まない代替フロン（ＨＦＣ）等の代替物質の開発
が近年の重要な課題となっている。

【０００３】フロンとは、フッ素を含むハロゲン化水素
の日本独自の総称であって、ＪＩＳに採用されている
が、国際的には、フロンは、分子構造の相違によってオ
ゾン層を破壊する能力が異なり、次のとおり分類され
て、それぞれの分類名で呼ばれている。その第１の構造
は、フッ素及び塩素が入っていて水素が入っていないオ
ゾン層を破壊するクロロフルオロカーボン（chlorofluo
rocarbon）ＣＦＣであり、第２の構造は、フッ素及び塩
素の他に水素が入っていて、対流圏で分解されやすくオ
ゾン層を破壊する能力が低いハイドロクロロフルオロカ
ーボンＨＣＦＣであり、第３の構造は、塩素が入ってい
ないので、オゾン層を破壊しないハイドロフルオロカー
ボンＨＦＣである。また、臭素とフッ素とを含むハロゲ
ン化水素を国際的にも、ハロンと呼んでいる。

【０００４】フロンは、これらのＣＦＣ、ＨＣＦＣ、Ｈ
ＦＣ、ハロンを含んだ広い名称である。ＣＦＣには、フ
ロン１１、フロン１２、フロン１３、フロン１１１、フ
ロン１１２、フロン１１３、フロン１１４、フロン１１
５等が含まれ、フロン規制を定めたモントリオール議定
書では、フロン１１、フロン１２、フロン１１３、フロ
ン１１４、フロン１１５の５種類の特定フロンの生産を
１９９５年１２月末までに全廃することが定められてい
る。

【０００５】また、塩素よりも、オゾン層破壊能力が大
きい臭素を放出するハロン１２１１、ハロン１３０１及
びハロン２４０２の３種類のハロンを特定ハロンとして
規制対象物質に追加されている。

【０００６】このオゾン層を破壊するクロロフルオロカ
ーボンＣＦＣが、大気に流出すると対流圏から高度３０
Ｋｍ付近の成層圏に徐々に達して、紫外線によって分解
されて塩素原子が発生し、この塩素原子がオゾン（Ｏ3
）を破壊する。オゾン層が破壊されると、オゾン層が
生物に有害な短波長紫外線（ＵＶ−Ａ）の吸収能力が低
下する。短波長紫外線は、地上に達するエネルギー量が
少ないが、白内症、皮膚の免疫能の低下、皮膚癌の増加
等人間の健康を害することが知られている。

【０００７】大気に流出したフロンの総量に比べて、単
位時間あたり成層圏で光分解されるフロンの総量はごく
わずかであるので、フロンの滞留帰還は、数十年から数
百年の長年月となり、光分解で生成された塩素原子がオ
ゾン層を破壊し続ける。したがって、使用済みのフロン
を回収する回収技術の開発も続けられている。

【０００８】冷媒としてクーラに使用されたフロンは、
機器から漏れて大気に流出し、また半導体エッチングに
使用されたフロンを含む廃液からも、密閉していない
と、フロンが大気に流出し、さらに、回収したフロンも
保管中に漏れて大気に流出しやすいので、回収したフロ
ンを出来るだけ早く無害化しなければならない。

【０００９】また、回収したフロンを無害化する装置に
運搬する途中においても、回収したフロンが、漏れて大
気に流出する。したがって、回収したフロンを無害化す
る装置は、大形の装置を集中的に設備するよりも、小形
の装置を多数分散して設備することが望ましい。

【００１０】しかし、小形の装置を多数分散して設備す
るときは、設備台数の合計の設備費及びランニングコス
トが、集中的に設備する大形の装置の設備費及びランニ
ングコストよりも高価にならないようにしなければなら
ない。また、多数の人が取り扱えるように、操作の単純
化、保守の容易化等も課題となり、このような要望を満
たすフロンの破壊（分解）技術の開発も重要である。

【００１１】したがって、ＣＦＣの生産を中止し、オゾ
ン層を破壊しない代替物質の開発だけでなく、生産済み
のＣＦＣを大気に流出させないように回収して無害化す
ることも重要な課題である。

【００２１】（従来技術１）従来技術１（特開昭 60-15
4200）は、分解炉中に供給された空気に高電圧をかけて
高温度のプラズマ中に有害物質を投入することによっ
て、有害物質を熱分解する空気アークプラズマを使用し
た技術である。しかし、この従来技術１には、第１図及
び発明の詳細な説明の項に記載されているとおり、「プ
ラズマ・バーナ１２中のプラズマ・アークは、アークを
スピンする環状電場コイル３６，３８によって安定化さ
れるか一直線上にされる。」こと及び「有機液体がプラ
ズマ・バーナに供給される。」ことが記載されている。
したがって、従来技術１は、プラズマを有機液体に十分
に接触させるためには、アークをスピンする環状電場コ
イル３６，３８が必須であり、装置が大形化する。ま
た、従来技術１は、有機液体がプラズマ・バーナの電極
２６及び２８に直接に接触する構造になっているため
に、電極の消耗が極めて大である。

【００２２】（従来技術２）従来技術２（特開平 5-843
24）は、「分解炉１中にアルゴンと水素との混合ガスを
注入し、電極４，６に高電圧を印加して混合ガスをプラ
ズマ状にするとともに、交流磁場発生器９によってプラ
ズマを回転振動させてプラズマ発生領域を拡大させ
る。」その炉中に「有害物質を投入すると、有害物質は
原子状にばらばらに解離してプラズマと接触混合しやす
くなる。これによって、有害物質を効率よく安定にして
熱分解させる」アークプラズマを使用した技術である。
この従来技術２は、アルゴンと水素との混合ガスを使用
しているので、非常に高温度であり、強力な還元雰囲気
での分解で反応を単純化できるために、従来の空気プラ
ズマ発生ガスを使用した装置に比べて、分解炉容積を低
減できることを効果としている。

【００２３】（従来技術３）従来技術３（特開平 7-240
81）は、「プラズマトーチ１及びチャンバ（反応炉）４
内の圧力を大気圧以下の減圧状態に保持しているためプ
ラズマが安定に維持でき、また水蒸気と有機ハロゲン化
合物の混合ガスをプラズマトーチ１内に直接導入するよ
うにしているので有機ハロゲン化合物を効率よく分解す
ることが可能となる。更に、プラズマによって分解され
た有機ハロゲン化合物排ガスを、アルカリ性水溶液によ
って急冷することでダイオキシン類の発生を抑圧するこ
とができる」高周波誘導プラズマを使用した技術であ
る。

【００２４】（従来技術４）従来技術４（特開平 7-802
87）も、従来技術３と同様に、高周波誘導プラズマを使
用した技術であって、高価なアルゴンガスなどの消費量
を極端に少なくできることを効果としている。

【００２５】（従来技術５）従来技術５（新日本製鉄株
式会社の Cat No.PMD353 のカタログ、）は、高周波熱
プラズマによるフロン分解装置に関する技術を記載して
いる。なお、このカタログに記載された「共同技術開発
グループ」の名称と従来技術３及び従来技術４の出願人
とが同一であるので、従来技術５は従来技術３及び従来
技術４と同様であると考えられる。

【００２６】（従来技術６）従来技術６（特開平 6-142
452 ）は、「熱プラズマガス５を生成し、この熱プラズ
マガス５に水素ガス８及び酸素ガス９及びフロン１２ガ
ス７を混合して熱プラズマガス５により熱分解された分
解ガス１５にし、この分解ガス１５を固形炭素、有機ハ
ロゲン化物、塩素を含まない反応生成物が生成されるよ
うな冷却速度で冷却してクエッチングを行いながら反
応」させる技術である。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】従来技術１から従来技
術５までの技術は、いずれもプラズマ発生領域を拡大さ
せるために、交流磁場を発生させる大形の高周波コイル
及び高周波発振器を必要とするので、プラズマとハロゲ
ン化合物との反応装置が大形化し、設備費が高価にな
る。また、従来技術６には、プラズマ発生領域を拡大さ
せ、プラズマ発生領域内を確実にフロンを通過させる手
段が記載されていない。

【００３１】また、従来技術１から従来技術６までの技
術は、いずれも、後述する本発明のように、電極支持体
１１に支持された電極と電極支持体１１の外周に配置さ
れたプラズマ拘束ノズル１３との間に、酸素を含むプラ
ズマガス１を供給し、プラズマ拘束ノズル１３とプラズ
マ拘束ノズル１３の外周に配置された反応ノズル１４と
の間にフロン４を供給する構造に成っていないので、フ
ロンと反応して解離した炭素、塩素等が電極及び電極支
持体の内部を汚損し耐久性が低い。

【００３２】本発明が解決しようとする課題は、次のと
おりである。 （１）回収したフロンを無害化する装置に運搬する途中
で、回収したフロンが漏れて大気に流出することを防止
するために、大形の装置を集中的に設備するよりも、小
形の装置を多数分散して設備することができるフロンの
プラズマアーク反応方法及び装置を提供すること。

【００３４】（２）小形の装置を多数分散して設備して
も、設備台数の合計の設備費及びランニングコストが、
集中的に設備する大形の装置よりも高価にならないよう
なフロンのプラズマアーク反応方法及び装置を提供する
こと。

【００３６】（３）多数の人が取り扱えるようにするた
めに、操作を単純にし、保守を容易にすることができる
フロンのプラズマアーク反応方法及び装置を提供するこ
と。

【００５０】

【課題を解決するための手段】本発明は、オゾン層を破
壊するフロンを分解して無害化する方法及び装置におい
て、フロンのプラズマ反応方法及び装置に関するもので
ある。

【００５１】請求項１のフロンのプラズマアーク反応方
法は、電極（マイナス電極）１２を支持した電極支持体
１１に、プラズマアーク電源装置２０のマイナス端子を
接続し、プラズマアークを拘束する直径１３ｄの貫通孔
を有し、電極支持体１１の外周に配置されたプラズマ拘
束ノズル１３に、プラズマアーク電源装置２０のスター
ト電流供給用プラス端子２３ｔを接続し、反応させる流
量のフロン４を通過させる直径１４ｄ及びプラズマアー
クが接触してフロンと反応する直線部分の長さ１４ｆ又
は直線部分（１４f1の部分）と傾斜部分（１４f2の部
分）との長さ１４ｆの貫通孔を有し、プラズマ拘束ノズ
ル１３の外周に配置された反応ノズル（プラス電極）１
４に、プラズマアーク電源装置２０の反応アーク電流供
給用プラス端子２４ｔを接続し、電極１２とプラズマ拘
束ノズル１３との間に、酸素を含むプラズマガス１（例
えば、圧縮空気）を供給した後でスタート電流Ｉｓを通
電して、パイロットアーク２を発生させ、プラズマ拘束
ノズル１３から反応ノズル１４に、反応アーク電流Ｉｐ
を通電してプラズマアーク３を発生させ、プラズマアー
ク３が安定した後で、プラズマ拘束ノズル１３と反応ノ
ズル１４との間にフロン４を供給して、反応させる流量
のフロンをプラズマアーク中を通過させて、プラズマガ
ス１の酸素とフロンとを分解反応させるフロンのプラズ
マアーク反応方法である。

【００５２】請求項２のフロンのプラズマアーク反応装
置は、プラズマアーク電源装置２０のマイナス端子２０
ｔに接続された電極支持体１１と、電極支持体１１に支
持された電極（マイナス電極）１２と、電極支持体１１
の外周に配置されて、プラズマアーク電源装置２０のス
タート電流供給用プラス端子２３ｔに接続され、酸素を
含むプラズマガス１を流出させ、パイロットアーク２を
通過させる直径１３ｄの貫通孔を有するプラズマ拘束ノ
ズル１３と、プラズマ拘束ノズル１３の外周に配置され
て、プラズマアーク電源装置２０の反応アーク電流供給
用プラス端子２４ｔに接続されて、反応させる流量のフ
ロン４を通過させる直径１４ｄ及びプラズマアークが接
触してフロンと反応する直線部分の長さ１４ｆ又は直線
部分（１４f1の部分）と傾斜部分（１４f2の部分）との
長さ１４ｆの貫通孔を有する反応ノズル（プラス電極）
１４とから成るフロンのプラズマアーク反応装置であ
る。

【００５３】請求項３の反応方法及び請求項６の反応装
置は、反応ノズル１４を着脱可能に支持して冷却する冷
却ブラケット１５を設けて、反応ノズル１４の消耗を低
減すると共に、反応ノズル１４が消耗したときに、反応
ノズル１４を冷却ブラケット１５から容易に分離して交
換するフロンのプラズマアーク反応方法及び反応装置で
ある。

【００５４】請求項４の反応方法は、酸素を含むプラズ
マガスとして、窒素又はアルゴンを追加した酸素を含む
プラズマガス（例えば、電極の周囲に窒素又はアルゴン
を供給し、その外周に圧縮空気）を供給して、電極１２
の耐久性を向上させるフロンのプラズマアーク反応方法
である。

【００５５】請求項５の反応方法は、分解反応によって
発生した化合力の強いフッ素及び塩素を、プラズマ拘束
ノズル１３と反応ノズル１４との間からフロンと共に水
を供給することによって、酸素とフッ化水素ＨＦと塩化
水素ＨＣl とに変えて、フッ素及び塩素による反応ノズ
ル１４の腐食を少なくし、さらに、この供給した水が分
解して発生した酸素とフロンが分解して発生した炭素と
を結合させて、フロンの分解を促進させるフロンのプラ
ズマアーク反応方法である。

【００５７】請求項７の反応装置は、反応ノズル１４の
貫通孔の長さ１４ｇの部分に、プラズマアークを接触さ
せないようにするための直径１４ｅ及び長さ１４ｇの段
差又は傾斜を設けて、反応ノズルの貫通孔の長さ１４ｆ
の部分の全周表面までプラズマアークを略完全に接触さ
せることによって、フロンがプラズマアークの十分な距
離を通過して、フロンを略完全に反応させるフロンのプ
ラズマアーク反応装置である。

【００５８】請求項８の反応装置は、プラズマアーク反
応装置１０から着脱交換が容易でない冷却ブラケット１
５に、塩素による腐食の少ない材質のステンレス鋼を使
用して耐久性を向上させるフロンのプラズマアーク反応
装置である。

【００５９】請求項９の反応装置は、電極１２に、ハフ
ニウム、イットリヤ及びその化合物を使用するフロンの
プラズマアーク反応装置である。

【００６０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明のフロンのプラズ
マアーク反応方法に適用するためのフロンを分解して無
害化する方法の原理を示す前述した従来技術５のカタロ
グに記載された図を一部変更したフロン分解無害化方法
の原理図である。

【００６２】図１において、プラズマ反応装置１０に電
気エネルギーを供給してプラズマアークを発生させてお
き、フロン４を供給してプラズマアークの７００〜１０
００度の高温度でフロンを分解すると、後述する図２に
示す反応１によって、分解ガスが発生する。この分解ガ
スに水を供給すると、図２に示す反応２によって、酸素
とフッ化水素ＨＦと塩化水素ＨＣl とが発生する。さら
に、水酸化ナトリウムを供給すると、図２に示す反応３
によって、食塩と水と次亜塩素酸ナトリウムＮa Ｃl Ｏ
とが発生する。次に、生石灰Ｃa Ｏを供給すると、図２
に示す反応４によって炭酸ガスを吸収して、中和無害化
された水と固体のホタル石Ｃa Ｆ2 とが発生する。この
ホタル石はサブマージ溶接用のフラックスその他の溶剤
として資源の再利用をすることができる。

【００６４】図２は、本発明のフロンのプラズマアーク
反応装置に適用するための図１のフロン分解無害化方法
の原理図を具体的にしたフロン分解無害化装置の原理図
である。図２において、プラズマ反応装置１０に電気エ
ネルギーを供給してプラズマアークを発生させておき、
例えば、フロン１２（ＣＣl2Ｆ2 ）を供給すると、プラ
ズマアーク３の高温度によって、プラズマ発生用の圧縮
空気の酸素Ｏ2とフロン（ＣＣl2Ｆ2 ）とが下記の反応
１をして、炭酸ガスと塩素とフッ素との分解ガスが発生
する。この分解ガスに水を供給すると、下記の反応２に
よって、酸素とフッ化水素ＨＦと塩化水素ＨＣl とが発
生する。さらに、水酸化ナトリウムＮa ＯＨを供給する
と、下記の反応３によって、食塩Ｎa Ｃl と水と次亜塩
素酸ナトリウムＮa Ｃl Ｏとが発生する。次に、生石灰
Ｃa Ｏを供給すると、下記の反応４によって炭酸ガスを
吸収して、中和無害化された水と固体のホタル石Ｃa Ｆ
2 とが発生する。

【００６６】 反応１ ＣＣl2Ｆ2＋Ｏ2→ＣＯ2＋Ｃl2＋Ｆ2 反応２ ２Ｈ2Ｏ＋２Ｆ2→４ＨＦ＋Ｏ2 ，２Ｈ2Ｏ＋２
Ｃl2→４ＨＣl＋Ｏ2 反応３ ２ＮaＯＨ＋Ｃl2→ＮaＣl＋ＮaＣlＯ＋Ｈ2Ｏ 反応４ ＣaＯ＋２ＨＦ→ＣaＦ2＋Ｈ2Ｏ ，ＣaＯ＋Ｃ
Ｏ2→ＣaＣＯ3

【００７０】図３は、図２のフロン分解無害化装置の原
理図の内の本発明のプラズマアーク反応装置１０を詳細
にした本発明のフロンのプラズマ反応装置の実施例の第
１の構成図である。

【００７１】図４は、図２のフロン分解無害化装置の原
理図の内の本発明のプラズマアーク反応装置１０を詳細
にした本発明のフロンのプラズマ反応装置の実施例の第
２の構成図である。

【００７２】図３及び図４に示すプラズマ反応装置の構
成図において、１は酸素を含むプラズマガスであり、２
は図示していないパイロットアークであり、３はプラズ
マアークであり、４はフロンであり、５は水である。

【００７４】１０はプラズマアーク反応装置であって下
記の構造を有している。１１は電極支持体であり、１２
は電極（マイナス電極）であり、１３はプラズマ拘束ノ
ズルであり、１３ｄはプラズマ拘束ノズルの貫通孔の直
径であり、１４は反応ノズル（プラス電極）であり、１
４ｄは反応ノズルの貫通孔のプラズマアークが接触する
部分の直径であり、１４ｅは反応ノズルの貫通孔のプラ
ズマアークが接触しない部分の直径であり、１４ｆは反
応ノズルの貫通孔のプラズマアークが接触する直線部分
の長さ又は直線部分（１４f1の部分）と傾斜部分（１４
f2の部分）との長さであり、１４ｇは反応ノズルの貫通
孔のプラズマアークが接触しない部分の長さであり、１
５は冷却ブラケットである。

【００７６】２０はプラズマアーク電源装置であって下
記の構造を有している。２０ｔはアーク電源マイナス端
子であり、２１はプラズマアーク電流出力回路であり、
２２はスタート電流制限素子であり、２３はスタート電
流供給スイッチ素子であり、２３ｔはスタート電流供給
用プラス端子であり、２４は反応アーク電流供給スイッ
チ素子であり、２４ｔは反応アーク電流供給用プラス端
子であり、Ｉｓはスタート電流であり、Ｉｐは反応アー
ク電流である。

【００８０】図３及び図４に示すプラズマ反応装置の構
成図において、電極（マイナス電極）１２は電極支持体
１１に支持され、電極支持体１１はプラズマアーク電源
装置２０のマイナス端子２０ｔに接続される。

【００８２】プラズマ拘束ノズル１３は電極支持体１１
の外周に配置されて酸素を含むプラズマガス１を流出さ
せてパイロットアーク２を通過させる直径１３ｄの貫通
孔を有し、プラズマアーク電源装置２０のスタート電流
供給用プラス端子２３ｔに接続される。

【００８４】反応ノズル（プラス電極）１４は、プラズ
マ拘束ノズル１３の外周に配置されて反応させる流量の
フロン４を通過させる直径１４ｄ及びプラズマアークが
接触してフロンと反応する直線部分の長さ又は直線部分
（１４f1の部分）と傾斜部分（１４f2の部分）との長さ
１４ｆの貫通孔を有し、プラズマアーク電源装置２０の
反応アーク電流供給用プラス端子２４ｔに接続される。
冷却ブラケット１５は、反応ノズル１４を着脱可能に支
持して冷却される。

【００９０】本発明のフロンのプラズマアーク反応方法
は、上記の反応装置が接続された後で、電極１２とプラ
ズマ拘束ノズル１３との間に、酸素を含むプラズマガス
１を供給した後でスタート電流Ｉｓを通電して、パイロ
ットアーク２を発生させ、プラズマ拘束ノズル１３から
反応ノズル１４に、反応アーク電流Ｉｐを通電してプラ
ズマアーク３を発生させ、プラズマアーク３が安定した
後で、プラズマ拘束ノズル１３と反応ノズル１４との間
にフロン４を供給して、反応させる流量のフロンをプラ
ズマアーク中を通過させて、プラズマガスの酸素とフロ
ンとを分解反応させ、炭酸ガスと塩素とフッ素とに分離
する。

【０１００】

【実施例】図３及び図４を参照して、本発明の実施例に
ついて説明する。 （１）ハフニウム電極（マイナス電極）１２を支持した
電極支持体１１に、プラズマアーク電源装置２０のマイ
ナス端子２０ｔを接続する。 （２）プラズマアークを拘束する直径１３ｄの貫通孔を
有し、電極支持体１１の外周に配置されたプラズマ拘束
ノズル１３に、プラズマアーク電源装置２０のスタート
電流供給用プラス端子２３ｔを接続する。 （３）反応させる流量のフロン４を通過させる直径１４
ｄ及びプラズマアークが接触してフロンと反応する直線
部分の長さ又は直線部分（１４f1の部分）と傾斜部分
（１４f2の部分）との長さ１４ｆの貫通孔を有し、プラ
ズマ拘束ノズル１３の外周に配置された反応ノズル（プ
ラス電極）１４に、プラズマアーク電源装置２０の反応
アーク電流供給用プラス端子２４ｔを接続する。

【０１０２】（４）電極１２とプラズマ拘束ノズル１３
との間に、酸素を含むプラズマガスとして圧縮空気５０
［lit/min ］を供給した後で、スタート電流Ｉｓを通電
してパイロットアーク２を発生させる。 （５）ハフニウム電極と反応ノズル（プラス電極）との
間に、１７０［Ｖ］乃至２００［Ｖ］を印加して、プラ
ズマ拘束ノズル１３から反応ノズル１４に、反応アーク
電流Ｉｐ＝３５乃至５０［Ａ］を通電して、４［kg/cm
2］の圧縮空気５０乃至１２０［lit/min ］を供給し、
プラズマアーク３を発生させる。

【０１０６】（６）プラズマアーク３が安定した後で、
プラズマ拘束ノズル１３と反応ノズル１４との間に、フ
ロン１２（ＣＣl2Ｆ2 ）を供給して、反応させる流量１
０乃至３５［lit/min ］のフロンをプラズマアーク中を
通過させると、プラズマアーク３の高温度によって、プ
ラズマガスの酸素とフロンとが、 ＣＣl2Ｆ2＋Ｏ2→ＣＯ2＋Ｃl2＋Ｆ2（反応１） に示す反応をして、炭酸ガスと塩素とフッ素との分解ガ
スが発生する。

【０１０８】（７）この分解ガスに水を供給すると、 ２Ｈ2Ｏ＋２Ｆ2→４ＨＦ＋Ｏ2 ，２Ｈ2Ｏ＋２Ｃl2→４
ＨＣl＋Ｏ2（反応２） に示す反応をして、酸素とフッ化水素ＨＦと塩化水素Ｈ
Ｃl とが発生する。

【０１１０】（８）以下は、本発明の構成ではないが、
水酸化ナトリウムＮa ＯＨを供給すると、水酸化ナトリ
ウムと塩素とが、 ２ＮaＯＨ＋Ｃl2→ＮaＣl＋ＮaＣlＯ＋Ｈ2Ｏ（反応３） に示す反応をして、食塩Ｎa Ｃl と水と次亜塩素酸ナト
リウムＮa Ｃl Ｏとが発生する。 （９）次に、生石灰Ｃa Ｏを供給すると、生石灰とフッ
化水素ＨＦとが、 ＣaＯ＋２ＨＦ→ＣaＦ2＋Ｈ2Ｏ ，ＣaＯ＋ＣＯ2→Ｃa
ＣＯ3（反応４） に示す反応をして炭酸ガスを吸収して、中和無害化され
た水と固体のホタル石Ｃa Ｆ2 とが発生する。

【０１２０】図３及び図４の実施例において、プラズマ
拘束ノズルの貫通孔の直径１３ｄを３［mm］とし、反応
ノズルの貫通孔のプラズマアークが接触する部分の直径
１４ｄを８［mm］とし、図３に示す反応ノズルの貫通孔
のプラズマアークが接触する直線部分の長さ１４ｆを５
［mm］とし、また図４に示す反応ノズルの貫通孔のプラ
ズマアークが接触する直線部分１４f1を８［mm］とし傾
斜部分１４f2を１０［mm］とした反応ノズルの貫通孔の
プラズマアークが接触しない部分の長さ１４ｇを３０
［mm］とし、反応ノズルの貫通孔のプラズマアークが接
触しない部分の直径１４ｅを１４［mm］としたが、上記
の実施例の各直径及び長さは、ハフニウム電極を使用
し、圧縮空気を５０乃至１２０［lit/min ］供給し、反
応アーク電流Ｉｐ＝３５乃至５０［Ａ］を通電し、フロ
ン１２（ＣＣl2Ｆ2 ）を反応させる流量１０乃至３５
［lit/min ］供給したときに、プラズマアーク３が安定
し、反応させる種類及び流量のフロンを略完全に反応さ
せることができるように定められている。

【０１２２】したがって、電極の種類、プラズマガスの
種類及び流量、反応アーク電流、反応させるフロンの種
類及びその流量等の使用条件によって適正値が異なるの
で、これらの使用条件に対応させて、（１）プラズマガ
ス及びプラズマアークを拘束することができるプラズマ
拘束ノズルの貫通孔の直径１３ｄを選定し、（２）反応
させる流量のフロン４を通過させ、さらにプラズマアー
クを接触させることができる反応ノズルの貫通孔の直径
１４ｄを選定し、

【０１２４】（３）プラズマアークが接触してフロンと
略完全に反応させることができる反応ノズルの貫通孔の
直線部分の長さ又は直線部分（１４f1の部分）と傾斜部
分（１４f2の部分）との長さ１４ｆを選定し、（４）反
応ノズルの貫通孔の長さ１４ｇの部分に、プラズマアー
クが接触しないようにすることによって、反応ノズルの
貫通孔の長さ１４ｆの部分にプラズマアークを十分に接
触させて、フロンと略完全に反応させるためのプラズマ
アークを反応ノズルの貫通孔の部分の直径１４ｅ及び長
さ１４ｇを選定して、最終的に、プラズマアーク３が安
定し、反応させる種類及び流量のフロンを略完全に反応
させることができるように選定すればよい。

【０１３０】図３及び図４の実施例において、次のよう
に変形することができる。 （１）酸素を含むプラズマガス１として圧縮空気を使用
したが、窒素又はアルゴンを電極１２の周囲に供給し
て、その外周に酸素を含むプラズマガスを供給すること
によって、電極の耐久性を向上させることができる。 （２）プラズマ拘束ノズル１３と反応ノズル１４との間
から、フロンだけを先に供給して、水を後から供給した
が、フロンと水とを同時に又はフロンの分解前に供給し
て、前述した反応１の ＣＣl2Ｆ2＋Ｏ2→ＣＯ2＋Ｃl2＋Ｆ2 によって発生した化合力の強いフッ素及び塩素に、すぐ
に水を供給して、前述した反応２の ２Ｈ2Ｏ＋２Ｆ2→４ＨＦ＋Ｏ2 ，２Ｈ2Ｏ＋２Ｃl2→４
ＨＣl2＋Ｏ2 によって酸素とフッ化水素ＨＦと塩化水素ＨＣl とを発
生させれば、塩素による反応ノズル１４の腐食を少なく
し、さらに、この供給した水が分解して発生した酸素と
フロンが分解して発生した炭素とを結合させて、フロン
の分解を促進させることができる。

【０１３２】（３）反応ノズル１４の貫通孔の長さ１４
ｇの部分に、プラズマアークを接触させないようにする
ための直径１４ｅ及び長さ１４ｇの段差又は傾斜を設け
て、反応ノズルの貫通孔の長さ１４ｆの部分の全周表面
までプラズマアークを略完全に接触させることによっ
て、フロンがプラズマアークの十分な距離を通過して、
フロンと略完全に反応させることができる。 （４）冷却ブラケット１５を塩素による腐食の少ない材
質のステンレス鋼を使用して、塩素による冷却ブラケッ
ト１５の腐食を少なくして耐久性を向上させることがで
きる。 （５）プラズマガスに酸素を含んでいるので、電極材料
としてハフニウムＨｆ、イットリヤＹ2 Ｏ3 及びその化
合物を使用することによって高融点の酸化物を形成させ
て、電極の耐久性を向上させることができる。

【０１４０】図５は、図３の本発明のフロンのプラズマ
反応装置の構成の実施例を示す図である。図６は、図５
のプラズマ反応装置の構成の実施例を示す図の内のプラ
ズマ発生部分の断面詳細図である。図５及び図６におい
て、図３及び図４と同一の符号の説明は省略する。１３
ａは、プラズマ拘束ノズル冷却水入口金具であり、１３
ｂはプラズマ拘束ノズル冷却水出口金具であり、１３ｃ
はプラズマ拘束ノズル冷却水路である。１５ａは冷却ブ
ラケット冷却水入口金具であり、１５ｂは冷却ブラケッ
ト冷却水出口金具である。１６はプラズマ拘束ノズル支
持体であり、１６ａはフロン及び水の供給口である。

【１０００】

【本発明の効果】請求項１及び請求項２のフロンのプラ
ズマアーク反応方法及び装置は、次の効果を有する。 （１）プラズマ発生領域を拡大するために、大形の交流
磁場又は高周波コイル及び高周波発振器を使用しないの
で、反応させる流量のフロン４を通過させる直径１４ｄ
及びプラズマアークが接触してフロンと反応する直線部
分の長さ又は直線部分（１４f1の部分）と傾斜部分（１
４f2の部分）との長さ１４ｆの貫通孔を有する反応ノズ
ル（プラス電極）を使用したので、分散して設備する各
装置が小形化し、設置容積を小にすることができる。し
たがって、装置を車載することもできるので、フロンを
回収した位置で無害化することができる。

【１００２】（２）小形の装置を多数分散させて、回収
したフロンが無害化する装置まで運搬する途中で漏れて
大気に流出するフロンを、大形の装置を集中的に設備す
るよりも、少なくすることができる。また装置を分散し
て設備するので、回収したフロンの運搬コストを低減す
ることができる。特に、装置を車載すると、フロンを回
収した位置で無害化することができるので、回収したフ
ロンの運搬コストを低減することができる。

【１００３】（３）酸素を含むプラズマガスとして圧縮
空気だけ又は多量の圧縮空気と少量の圧縮空気以外のガ
スを供給するので、ランニングコストを低減することが
でき、小形の装置を多数分散して設備しても、大形の装
置を集中的に設備するよりも高価にならない。

【１００５】（４）電極１２とプラズマ拘束ノズル１３
との間に、酸素を含むプラズマガス１を供給した後でス
タート電流Ｉｓを通電して、パイロットアーク２を発生
させ、プラズマ拘束ノズル１３から反応ノズル１４に、
反応アーク電流Ｉｐを通電してプラズマアーク３を発生
させ、プラズマアーク３が安定した後で、プラズマ拘束
ノズル１３と反応ノズル１４との間に反応させる流量の
フロン４を供給して、反応ノズルの貫通孔のプラズマア
ークが接触する部分の直径１４ｄ及び直線部分の長さ又
は直線部分（１４f1の部分）と傾斜部分（１４f2の部
分）との長さ１４ｆを適正値に選定して発生させたプラ
ズマアーク中をフロンを通過させて、プラズマガスの酸
素とフロンとを分解反応させるので、分解反応効率が高
く、略完全な分解をすることができる。

【１００７】（５）電極支持体１１に支持された電極１
２と電極支持体１１の外周に配置されたプラズマ拘束ノ
ズル１３との間に、酸素を含むプラズマガス１を供給
し、プラズマ拘束ノズル１３とプラズマ拘束ノズル１３
の外周に配置された反応ノズル１４との間にフロン４を
供給する構造にしたので、フロンと反応して解離した炭
素、塩素等が電極と電極支持体と拘束ノズルとの内部を
汚損することがなく、電極及び拘束ノズルの耐久性が向
上する。

【１０２０】請求項３乃至請求項９のフロンのプラズマ
アーク反応方法及び装置は、次の効果を有する。請求項
３の反応方法及び請求項６の反応装置は、反応ノズル１
４を着脱可能に支持して冷却する冷却ブラケット１５を
設けて、反応ノズル１４の消耗を低減すると共に、反応
ノズル１４が消耗したときに、反応ノズル１４を冷却ブ
ラケット１５から容易に分離して交換することができる
ので、保守時間を短縮することができる。請求項４の反
応方法は、酸素を含むプラズマガスとして、窒素又はア
ルゴンを電極１２の周囲に供給して、その外周に酸素を
含むプラズマガス（例えば、圧縮空気）を供給すること
によって、電極の耐久性を向上させることができる。

【１０２２】請求項５の反応方法は、分解反応によって
発生した化合力の強いフッ素及び塩素を、プラズマ拘束
ノズル１３と反応ノズル１４との間からフロンと共に水
を供給することによって、酸素とフッ化水素ＨＦと塩化
水素ＨＣl とに変えて、フッ素及び塩素による反応ノズ
ル１４の腐食を少なくし、さらに、この供給した水が分
解して発生した酸素とフロンが分解して発生した炭素と
を結合させて、フロンの分解を促進させることができ
る。

【１０２４】請求項７の反応装置は、反応ノズル１４の
貫通孔の長さ１４ｇの部分に、プラズマアークを接触さ
せないようにするための直径１４ｅ及び長さ１４ｇの段
差又は傾斜を設けて、反応ノズルの貫通孔の長さ１４ｆ
の部分の全周表面までプラズマアークを略完全に接触さ
せることによって、フロンがプラズマアークの十分な距
離を通過して、フロンと略完全に反応させることができ
る。

【１０２６】請求項８の反応装置は、プラズマアーク反
応装置１０から着脱交換が容易でない冷却ブラケット１
５に、塩素による腐食の少ない材質のステンレス鋼を使
用して耐久性を向上させることができる。

【１０２８】請求項９の反応装置は、電極１２として、
ハフニウムＨｆ、イットリヤＹ2Ｏ3及びその化合物を使
用することによって、高融点の酸化物を形成させて、電
極の耐久性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明のフロンのプラズマアーク反応
方法に適用するためのフロンを分解して無害化する方法
の原理を示すフロン分解無害化方法の原理図である。

【図２】図２は、本発明のフロンのプラズマアーク反応
装置に適用するための図１のフロン分解無害化方法の原
理図を具体的にしたフロン分解無害化装置の原理図であ
る。

【図３】図３は、図２のフロン分解無害化装置の原理図
の内の本発明のプラズマアーク反応装置１０を詳細にし
た本発明のフロンのプラズマ反応装置の実施例の第１の
構成図である。

【図４】図４は、図２のフロン分解無害化装置の原理図
の内の本発明のプラズマアーク反応装置１０を詳細にし
た本発明のフロンのプラズマ反応装置の実施例の第２の
構成図である。

【図５】図５は、図３の本発明のフロンのプラズマ反応
装置の構成の実施例を示す図である。

【図６】図６は、図５のプラズマ反応装置の構成の実施
例を示す図の内のプラズマ発生部分の断面詳細図であ
る。

【符号の説明】

（図３乃至図６） １…酸素を含むプラズマガス ２…パイロットアーク ３…プラズマアーク ４…フロン ５…水 １０…プラズマアーク反応装置 １１…電極支持体 １２…電極（マイナス電極） １３…プラズマ拘束ノズル １３ａ…プラズマ拘束ノズル冷却水入口金具 １３ｂ…プラズマ拘束ノズル冷却水出口金具 １３ｃ…プラズマ拘束ノズル冷却水路 １３ｄ…プラズマ拘束ノズルの貫通孔の直径 １４…反応ノズル（プラス電極） １４ｄ…反応ノズルの貫通孔のプラズマアークが接触す
る部分の直径 １４ｅ…反応ノズルの貫通孔のプラズマアークが接触し
ない部分の直径 １４ｆ…反応ノズルの貫通孔のプラズマアークが接触す
る部分の長さ １４f1…反応ノズルの貫通孔のプラズマアークが接触す
る直線部分の長さ １４f2…反応ノズルの貫通孔のプラズマアークが接触す
る傾斜部分の長さ １４ｇ…反応ノズルの貫通孔のプラズマアークが接触し
ない部分の長さ １５…冷却ブラケット １５ａ…冷却ブラケット冷却水入口金具 １５ｂ…冷却ブラケット冷却水出口金具 １６…プラズマ拘束ノズル支持体 １６ａ…フロン及び水供給口 ２０…プラズマアーク電源装置 ２０ｔ…アーク電源マイナス端子 ２１…プラズマアーク電流出力回路 ２２…スタート電流制限素子 ２３…スタート電流供給スイッチ素子 ２３ｔ…スタート電流供給用プラス端子 ２４…反応アーク電流供給スイッチ素子 ２４ｔ…反応アーク電流供給用プラス端子 Ｉｓ…スタート電流 Ｉｐ…反応アーク電流

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【手続補正書】

【提出日】平成８年５月３０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【請求項７】反応ノズルを着脱可能に支持して冷却する
冷却ブラケットを設けた請求項２又は請求項６に記載の
フロンのプラズマアーク反応装置。

【請求項８】反応ノズルの貫通孔の部分に、プラズマア
ークを接触させないようにするための直径及び長さの段
差又は傾斜を設けた請求項２又は請求項６に記載のフロ
ンのプラズマアーク反応装置。

【請求項９】冷却ブラケットに、塩素による腐食の少な
い材質のステンレス鋼を使用する請求項７に記載のフロ
ンのプラズマアーク反応装置。

【請求項１０】電極に、ハフニウム、イットリヤ及びそ
の化合物を使用する請求項２又は請求項６に記載のフロ
ンのプラズマアーク反応装置。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５３】請求項６の反応装置は、請求項２のフロン
のプラズマアーク反応装置を車載したフロンのプラズマ
アーク反応装置である。請求項３の反応方法及び請求項
７の反応装置は、反応ノズル１４を着脱可能に支持して
冷却する冷却ブラケット１５を設けて、反応ノズル１４
の消耗を低減すると共に、反応ノズル１４が消耗したと
きに、反応ノズル１４を冷却ブラケット１５から容易に
分離して交換するフロンのプラズマアーク反応方法及び
反応装置である。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５７】請求項８の反応装置は、反応ノズル１４の
貫通孔の長さ１４ｇの部分に、プラズマアークを接触さ
せないようにするための直径１４ｅ及び長さ１４ｇの段
差又は傾斜を設けて、反応ノズルの貫通孔の長さ１４ｆ
の部分の全周表面までプラズマアークを略完全に接触さ
せることによって、フロンがプラズマアークの十分な距
離を通過して、フロンを略完全に反応させるフロンのプ
ラズマアーク反応装置である。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５８】請求項９の反応装置は、プラズマアーク反
応装置１０から着脱交換が容易でない冷却ブラケット１
５に、塩素による腐食の少ない材質のステンレス鋼を使
用して耐久性を向上させるフロンのプラズマアーク反応
装置である。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５９】請求項１０の反応装置は、電極１２に、ハ
フニウム、イットリヤ及びその化合物を使用するフロン
のプラズマアーク反応装置である。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】１０００

【補正方法】変更

【補正内容】

【１０００】

【本発明の効果】請求項１及び請求項２及び請求項６の
フロンのプラズマアーク反応方法及び装置は、次の効果
を有する。 （１）プラズマ発生領域を拡大するために、大形の交流
磁場又は高周波コイル及び高周波発振器を使用しないの
で、反応させる流量のフロン４を通過させる直径１４ｄ
及びプラズマアークが接触してフロンと反応する直線部
分の長さ又は直線部分（１４ｆ１の部分）と傾斜部分
（１４ｆ２の部分）との長さ１４ｆの貫通孔を有する反
応ノズル（プラス電極）を使用したので、分散して設備
する各装置が小形化し、設置容積を小にすることができ
る。したがって、装置を車載することもできるので、フ
ロンを回収した位置で無害化することができる。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】１０２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【１０２０】請求項３乃至請求項１０のフロンのプラズ
マアーク反応方法及び装置は、次の効果を有する。請求
項３の反応方法及び請求項７の反応装置は、反応ノズル
１４を着脱可能に支持して冷却する冷却ブラケット１５
を設けて、反応ノズル１４の消耗を低減すると共に、反
応ノズル１４が消耗したときに、反応ノズル１４を冷却
ブラケット１５から容易に分離して交換することができ
るので、保守時間を短縮することができる。請求項４の
反応方法は、酸素を含むプラズマガスとして、窒素又は
アルゴンを電極１２の周囲に供給して、その外周に酸素
を含むプラズマガス（例えば、圧縮空気）を供給するこ
とによって、電極の耐久性を向上させることができる。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】１０２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【１０２４】請求項８の反応装置は、反応ノズル１４の
貫通孔の長さ１４ｇの部分に、プラズマアークを接触さ
せないようにするための直径１４ｅ及び長さ１４ｇの段
差又は傾斜を設けて、反応ノズルの貫通孔の長さ１４ｆ
の部分の全周表面までプラズマアークを略完全に接触さ
せることによって、フロンがプラズマアークの十分な距
離を通過して、フロンと略完全に反応させることができ
る。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】１０２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【１０２６】請求項９の反応装置は、プラズマアーク反
応装置１０から着脱交換が容易でない冷却ブラケット１
５に、塩素による腐食の少ない材質のステンレス鋼を使
用して耐久性を向上させることができる。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】１０２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【１０２８】請求項１０の反応装置は、電極１２とし
て、ハフニウムＨｆ、イットリヤＹ２Ｏ３及びその化合
物を使用することによって、高融点の酸化物を形成させ
て、電極の耐久性を向上させることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 英幸 大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会 社ダイヘン内 (72)発明者 原田 章二 大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会 社ダイヘン内 (72)発明者 岡田 俊彦 大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会 社ダイヘン内 (72)発明者 中谷 文彦 大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会 社ダイヘン内 (72)発明者 吉川 浩平 大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会 社ダイヘン内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電極を支持した電極支持体に、プラズマア
   ーク電源装置のマイナス端子を接続し、プラズマアーク
   を拘束する直径の貫通孔を有し、電極支持体の外周に配
   置されたプラズマ拘束ノズルに、プラズマアーク電源装
   置のスタート電流供給用プラス端子を接続し、反応させ
   る流量のフロンを通過させる直径及びプラズマアークが
   接触してフロンと反応する部分の長さの貫通孔を有し、
   プラズマ拘束ノズルの外周に配置された反応ノズルに、
   プラズマアーク電源装置の反応アーク電流供給用プラス
   端子を接続し、電極とプラズマ拘束ノズルとの間に、酸
   素を含むプラズマガスを供給した後でスタート電流を通
   電して、パイロットアークを発生させ、プラズマ拘束ノ
   ズルから反応ノズルに、反応アーク電流を通電してプラ
   ズマアークを発生させ、プラズマアークが安定した後
   で、プラズマ拘束ノズルと反応ノズルとの間にフロンを
   供給して、反応させる流量のフロンをプラズマアーク中
   を通過させて、プラズマガスの酸素とフロンとを分解反
   応させるフロンのプラズマアーク反応方法。
2. 【請求項２】プラズマアーク電源装置のマイナス端子に
   接続された電極支持体と、電極支持体に支持された電極
   と、電極支持体の外周に配置されて、プラズマアーク電
   源装置のスタート電流供給用プラス端子に接続されて、
   酸素を含むプラズマガスを流出させ、パイロットアーク
   を通過させる直径の貫通孔を有するプラズマ拘束ノズル
   と、プラズマ拘束ノズルの外周に配置されて、プラズマ
   アーク電源装置の反応アーク電流供給用プラス端子に接
   続されて、反応させる流量のフロンを通過させる直径及
   びプラズマアークが接触してフロンと反応する部分の長
   さの貫通孔を有する反応ノズルとから成るフロンのプラ
   ズマアーク反応装置。
3. 【請求項３】反応ノズルを着脱可能に支持して冷却する
   冷却ブラケットを設け、反応ノズルが消耗したときに、
   反応ノズルを冷却ブラケットから分離して交換する請求
   項１に記載のフロンのプラズマアーク反応方法。
4. 【請求項４】酸素を含むプラズマガスが、窒素又はアル
   ゴンを追加した酸素を含むプラズマガスである請求項１
   に記載のフロンのプラズマアーク反応方法。
5. 【請求項５】プラズマ拘束ノズルと反応ノズルとの間か
   らフロンと共に水を供給る請求項１に記載のフロンのプ
   ラズマアーク反応方法。
6. 【請求項６】反応ノズルを着脱可能に支持して冷却する
   冷却ブラケットを設けた請求項２に記載のフロンのプラ
   ズマアーク反応装置。
7. 【請求項７】反応ノズルの貫通孔の部分に、プラズマア
   ークを接触させないようにするための直径及び長さの段
   差又は傾斜を設けた請求項２に記載のフロンのプラズマ
   アーク反応装置。
8. 【請求項８】冷却ブラケットに、塩素による腐食の少な
   い材質のステンレス鋼を使用する請求項６に記載のフロ
   ンのプラズマアーク反応装置。
9. 【請求項９】電極に、ハフニウム、イットリヤ及びその
   化合物を使用する請求項２に記載のフロンのプラズマア
   ーク反応装置。