JP2000288383A

JP2000288383A - 有機ハロゲン化合物の分解装置

Info

Publication number: JP2000288383A
Application number: JP11103347A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Bessho; 正博別所; Toshio Hattori; 敏夫服部; Yasuhiro Tsubaki; 泰廣椿
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-04-09
Filing date: 1999-04-09
Publication date: 2000-10-17

Abstract

(57)【要約】【課題】乾燥した水蒸気を安定供給することによるプ
ラズマの消失防止および分解反応の安定化。【解決手段】有機ハロゲン化合物を含むガスにマイク
ロ波を照射することによって熱プラズマを生成し、該熱
プラズマ中で有機ハロゲン化合物を水蒸気と反応させて
分解する分解装置において、ヒータ本体１８ｂに形成し
た流路３４ｂに貯水タンクから供給された水を通過させ
ることによって水蒸気を生成するヒータ１８を設けた。
さらに、流路３４ｂに、その入口側から出口側へと連通
する隙間を残しつつ当該流路３４ｂを閉塞する充填部材
３５を設けた。これにより、ヒータ１８との接触時間お
よび接触面積が十分な状態で水を均一に加熱できるよう
にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマを利用し
た有機ハロゲン化合物の分解装置に係わり、特に、マイ
クロ波を利用してプラズマを発生させるようにした有機
ハロゲン化合物の分解装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】分子内にフッ素，塩素，臭素等を含んだ
フロン，トリクロロメタン，ハロン等の有機ハロゲン化
合物は、冷媒，溶剤，消火剤等の幅広い用途に大量に使
用されており、産業分野における重要度は極めて高い。
しかし、これら化合物は揮発性が高く、未処理のまま大
気，土壌，水等の環境に放出されると、発ガン性物質の
生成，オゾン層の破壊等、環境に悪影響を及ぼすことが
あるため、環境保全の見地から無害化処理を行う必要が
ある。

【０００３】従来から有機ハロゲン化合物の処理方法と
して報告されているものは、主として高温での分解反応
を利用したものがあり、この処理方法は更に焼却法とプ
ラズマ法とに大別される。焼却法は、有機ハロゲン化合
物を樹脂等の通常の廃棄物と一緒に焼却するものである
のに対し、プラズマ法は、プラズマ中で有機ハロゲン化
合物を水蒸気と反応させ、二酸化炭素，塩化水素，フッ
化水素に分解するものである。

【０００４】さらに、後者のプラズマ法に係る有機ハロ
ゲン化合物の分解装置については、マイクロ波を利用し
てプラズマを発生させるものが近年開発されている。こ
の分解装置は、アルカリ液を収容する排ガス処理タンク
と、開口した下端部をアルカリ液に浸漬した状態で配設
される反応管と、該反応管の上方において垂直方向に延
在する円筒導波管と、該円筒導波管の内部に配されその
下端を貫通して反応管に連通する放電管と、水平方向に
延在しその一端部近傍において円筒導波管に連接される
方形導波管と、該方形導波管の他端に装着されるマイク
ロ波発信器等を具備してなる。

【０００５】この分解装置では、放電管に有機ハロゲン
化合物および水蒸気が供給される一方で、マイクロ波発
信器から発信されたマイクロ波が方形導波管を介して円
筒導波管に伝送される。そして、円筒導波管の内部に形
成されたマイクロ波電界で放電を起こし、反応管内で有
機ハロゲン化合物を熱プラズマにより分解する。他方、
この分解反応により生成された生成ガスは、アルカリ液
中を通って中和されるとともに、炭酸ガス等を含む残り
のガスは排気ダクトから排出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この分解装
置には、水源から供給された水を加熱することによって
水蒸気を生成するヒータが設けられている。しかし、従
来のヒータは、貫通形成された断面円形の流路に水源か
らの水を通過させながら加熱するといった構成であるた
め、次のような問題があった。

【０００７】すなわち、水が流路内を短時間で通過して
しまううえに、水と流路壁面との接触面積が小さいた
め、均一に水が加熱されない。すると、脈動や突沸によ
る飛散水の発生を招いて、放電管に水蒸気が安定供給さ
れず、プラズマの消失や分解反応が不安定になるおそれ
が生じ得る。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、乾燥した水蒸気を安定供
給することによるプラズマの消失防止および分解反応の
安定化にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては以下の構成を採用した。すなわ
ち、請求項１記載の有機ハロゲン化合物の分解装置は、
有機ハロゲン化合物を含むガスにマイクロ波を照射する
ことによって熱プラズマを生成し、該熱プラズマ中で有
機ハロゲン化合物を水蒸気と反応させて分解する分解装
置であって、ヒータ本体に形成された流路に水源から供
給された水を通過させることによって水蒸気を生成する
ヒータを備えるとともに、前記流路には、その入口側か
ら出口側へと連通する隙間を残しつつ当該流路を閉塞す
る充填部材が設けられていることを特徴とするものであ
る。

【００１０】この構成では、ヒータ内における水の円滑
な流通が妨げられるだけでなく、水が流路内の各隙間に
分流することで流路の内壁面のみならず内側からも加熱
されることになるため、ヒータ内の水は、ヒータとの接
触時間および接触面積が十分に確保された状態で均一に
加熱され、水蒸気へと変化する。

【００１１】また、このようにして生成された水蒸気に
ついても、流路を円滑に流通することができないため、
ヒータには常に一定量の水蒸気が滞留した状態になり、
流出量が安定する。なお、充填部材としては、無機また
は有機の粒状，繊維状，多孔質のもの若しくはこれらを
成形したものが採用される。

【００１２】請求項２記載の有機ハロゲン化合物の分解
装置は、請求項１記載の有機ハロゲン化合物の分解装置
において、前記充填部材は、無機材料からなることを特
徴とするものである。

【００１３】この構成では、高温環境下における充填部
材の劣化を有効に防止することができる。無機材料とし
ては、ＳiＯ₂，Ａl₂Ｏ₃，ＴiＯ₂，ＭgＯ，ＺｒＯ₂等に
代表される酸化物や、炭化物，窒化物等が採用される。

【００１４】請求項３記載の有機ハロゲン化合物の分解
装置は、請求項１記載の有機ハロゲン化合物の分解装置
において、前記ヒータには、前記流路とは別に有機ハロ
ゲン化合物を流通させる第２流路が形成されていること
を特徴とするものである。

【００１５】この構成では、有機ハロゲン化合物が水蒸
気と混合する前に予熱されるため、水蒸気が有機ハロゲ
ン化合物に冷やされて再凝縮するといったことがない。
また、有機ハロゲン化合物を予熱するためのヒータと、
水蒸気を発生させるためのヒータとを一体に構成したた
め、熱源およびスペースの有効利用が図られる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図１から図６を参照しながら説明する。図３におい
て水平方向に延びる方形導波管１は、その始端部（左端
部）に周波数２．４５ＧＨzのマイクロ波を発信するマ
イクロ波発信器２を備えており、始端側から終端（右
端）側に向けてマイクロ波を伝送する。方形導波管１に
は、図１に示すように、その終端部側で反射して始端部
側に戻ってきたマイクロ波を吸収することにより反射波
の発信側への影響を防止するアイソレータ３と、複数の
波動調整部材４を各々出入りさせることにより電波の波
動的な不整合量を調整して放電管５に電波を収束させる
チューナー６が設けられている。

【００１７】この動作を以下に少し詳しく説明する。マ
イクロ波発信機２は断面矩形の導波管の一端に置かれマ
グネトロンを駆動して所定周波数の電磁波を放射する。
この電磁波の伝播現象は電磁波に関るマクスウエルの波
動方程式を解くことによって特性が把握される訳である
が、結果的には伝播方向に電界成分を持たない電磁波Ｔ
Ｅ波として伝播する。此れの１次成分ＴＥ₁₀の例を方向
が交番する矢印で図２の矩形導波管の伝播方向に示す。
又矩形導波管１の他端部に２重の円筒状導体からなる２
重円筒導波管の環状空洞には、導波管１を伝播する電磁
波、管端で反射する電磁波の導体９による結合作用によ
り、環状空洞部には、進行方向に電界成分を持つＴＭ波
が生じる。

【００１８】この１次成分であるＴＭ₀₁ 波を同じく図
２の環状空洞部に矢印で示す。電磁波の波動の伝播に関
る２次以上の高調波に起因する微妙な調整はチューナ４
で調整される。アイソレータ３は発信機２に根本的なダ
メージを及ぼすのを防止している。このようにして、円
筒導波管７内に安定したモードＴＭ₀₁の電界が形成され
る。当然のことながら磁界は電界に直交叉する方向に生
じている。この振動する電磁界により該部に投入された
物質はプラズマ状態に加熱されるため、点火装置１３に
連結された電極１３に高電圧を印加すれば、内側導体９
との間に火花放電が発生し、着火することとなる。

【００１９】円筒導波管７は、図２に示すように、外側
導体８と、それよりも小径の内側導体９とから構成さ
れ、方形導波管１の終端部近傍において当該方形導波管
１に連通した状態で垂直方向に延びるように接続されて
いる。内側導体９は、方形導波管１の上部に固定された
状態で石英製の放電管５を囲みつつ外側導体８の端板８
Ａに向けて延在し、この延在部分をプローブアンテナ９
ａとしている。

【００２０】放電管５は、内管１１と外管１２とから構
成され、円筒導波管７の中心軸に対して同軸となるよう
に配置されている。また、放電管５の内管１１には、着
火装置１３により発熱するテスラコイル１４が挿入され
ている。

【００２１】さらに、内管１１の先端（下端）は、プロ
ーブアンテナ９ａの先端よりも所定の距離だけ外管１２
の先端よりも内方に配されている。この距離は、例えば
プローブアンテナ９ａの先端とマイクロ波によるエネル
ギー集中部との距離に等しく設定される。

【００２２】他方、外管１２の先端部は、外側導体８の
端板８Ａを貫通して銅製の反応管１５に連通し、また、
外管１２の基端側（上端側）は、内側導体９との間に隙
間をあけた状態で取り付けられている。符号１７は、外
側導体８の端板８Ａと反応管１５との間に露出する外筒
１２に向けられた光センサ１７である。この光センサ１
７は、光度を検出することにより、プラズマの生成状態
を監視するものである。

【００２３】そして、前記隙間には、ガス供給管１６が
外管１２の接線方向に沿って挿入され、アルゴンガス，
フロンガス（有機ハロゲン化合物），エアー，および水
蒸気は、ガス供給管１６を介して放電管５に供給され
る。これらアルゴンガス，フロンガス，およびエアー
は、図１に示す電磁弁１９ａ，１９ｂ，１９ｃの開閉動
作により、それぞれの供給源から選択的にヒータ１８へ
と送られる。

【００２４】アルゴンガスは、プラズマの発生に先立っ
て着火を容易にするために供給されるもので、アルゴン
ボンベ２１に貯蔵されている。このアルゴンボンベ２１
と電磁弁１９ａとの間には、圧力調整機２２と圧力スイ
ッチ２３が設けられている。

【００２５】エアーは、系内に残存する水分を除去して
着火の安定性を高めるために、また、系内に残存するガ
スを排出するために、エアーコンプレッサ２４から供給
されるもので、空気，窒素ガス，アルゴンガス等が用い
られる。水蒸気は、フロンガスの分解に必要なもので、
プランジャポンプ２５によって貯水タンク２６内の水を
ヒータ１８に送り込むことで生成される。この貯水タン
ク２６には、水位の変動を検知するレベルスイッチ２７
が設けられている。

【００２６】フロンガスは、回収フロンボンベ２８に液
貯蔵されていて、この回収フロンボンベ２８と電磁弁１
９ｂとの間には、絞り装置３１，ミストセパレータ３
２，および圧力スイッチ３３が設けられている。絞り装
置３１は、流れの定量化を図るために設けられたもの
で、例えばキャピラリ管とオリフィスとの組み合わせに
より構成されている。ミストセパレータ３２は、フロン
ガス中に含まれる油分（潤滑油）および水分を除去する
ためのもので、衝突式や遠心分離式のものが採用され
る。

【００２７】ヒータ１８は、フロンガスに反応させる水
蒸気を生成するだけでなく、フロンガス等をあらかじめ
加熱しておくことにより、装置内で水蒸気がフロンガス
等に冷やされて再凝縮するといった不具合を回避するこ
とも意図して設けられており、電気式，スチーム式等の
加熱方式が採用される。

【００２８】ヒータ本体１８ａは、図５に示すように、
例えば発熱コイル（またはスチームパイプ等）１８ｂを
溶融アルミニウムで鋳込むことにより成形され、その内
部には、並列する二つの流路３４ａ，３４ｂが形成され
ている。一方の流路（第２流路）３４ａにはフロンガ
ス，アルゴンガス，およびエアーが流通し、他方の流路
３４ｂには貯水タンク（水供給源）２６からの水が流通
する。また、流路３４ｂには、その入口側から出口側へ
と連通する隙間を残しつつ当該流路３４ｂを閉塞する充
填部材３５が設けられている。

【００２９】充填部材３５には、無機または有機の粒
状，繊維状，多孔質のもの若しくはこれらを成形したも
のが採用されるが、高温下における劣化を防止する観点
から、ＳiＯ₂，Ａl₂Ｏ₃，ＴiＯ₂，ＭgＯ，ＺrＯ₂等に代
表される酸化物や、炭化物，窒化物等の無機材であるこ
とが好ましい。なお、ヒータ１８の出口近傍には、熱電
対３６が設けられている。

【００３０】しかるに、ヒータ１８を通過したフロンガ
ス等と水蒸気は、ミキサー３７内で混合された後、ガス
供給管１６を通って放電管５へと供給される。ミキサー
３７の内部には、図４に示すように、オリフィス３８が
設けられ、その開口３８ａはφ０．１mm〜５mmに設定さ
れている。また、この開口３８ａが臨むミキサー３７の
出口側端面３７Ａは、流路断面が漸次縮小するような傾
斜面をなしている。

【００３１】排ガス処理タンク４１は、フロンガスを分
解した際に生成される酸性ガス（フッ化水素および塩化
水素）を中和して無害化するために設けられたものであ
り、水に水酸化カルシウムを加えたアルカリ性懸濁液が
収容されている。例えば、分解するフロンガスが廃冷蔵
庫から回収した冷媒用のフロンＲ１２の場合には、式１
に示す分解反応によせい生成された生成ガスは式２に示
す中和反応により無害化される。

【００３２】[式１] ＣＣｌ₂Ｆ₂＋２Ｈ₂Ｏ→２ＨＣｌ＋２ＨＦ＋ＣＯ₂ [式２] ２ＨＣｌ＋Ｃａ(ＯＨ)₂→ＣａＣｌ₂＋２Ｈ₂Ｏ２ＨＦ＋Ｃａ(ＯＨ)₂→ＣａＦ₂ ＋２Ｈ₂Ｏ

【００３３】式２の中和反応により生成された中和生成
物（塩化カルシウムおよびフッ化カルシウム）は溶解度
が小さいため、一部はアルカリ液に溶解するが、ほとん
どはスラリーとして存在する。また、式１の分解反応に
より生成された二酸化炭素と、式２の中和反応により排
出基準値以下の微少量に低減された酸性ガスは、排ガス
処理タンク４１の上方に接続された排気ダクト４２から
ブロア４３により系外に排出される。

【００３４】排ガス処理タンク４１の内部には、交換継
手４４を介して反応管１５に接続される吹込管４５が、
その下端部をアルカリ液に浸漬した状態で垂直方向に延
びるように配置されている。この吹込管４５の先端部４
５ａは、垂直方向に対して所定の角度傾斜するように形
成されている。

【００３５】反応管１５の周囲には、冷水配管を（図示
略）備えた冷却器４６が付設されている。冷却器４６
は、式１の分解反応による生成ガスを冷却するものであ
るが、反応管１５内の残留水蒸気の再凝縮を防止すべ
く、その露点以下には冷却しないように制御される。本
実施形態においては、４００℃程度に冷却する。

【００３６】反応管１５を冷却することで温められた冷
却器４６の冷却水（温水）は、回収フロンボンベ２８の
加熱源として有効利用される。すなわち、回収フロンボ
ンベ２８の周りには、温水配管（図示略）を備えた加熱
器４７が付設されていて、この温水配管に反応管１５の
冷却に使用された冷却水が流通することにより、回収フ
ロンボンベ２８は加熱される。

【００３７】交換継手４４は、図２に示すように、反応
管１５と吹込管４５との間に着脱可能に接続されてい
て、その内部に向けて水噴射ノズル５１が連通してい
る。この水噴射ノズル５１からは冷却水が吐出され、樹
脂製、例えばテフロン（登録商標）製の吹込管４５はそ
の耐熱温度範囲にまで急冷される。ちなみに、吹込管４
５がテフロン管の場合には、１００℃以下に冷却され
る。

【００３８】吹込管４５を樹脂製にする理由は、吹込管
４５は酸性ガスが冷却水に溶解してできた酸性液と、排
ガス処理タンク４１内のアルカリ液との双方に対して良
好な耐食性を備える必要があり、金属ではその実現が困
難だからである。これに対し、反応管１５の場合には、
その内部が常に乾燥状態とされているから腐食のおそれ
があまりない一方で耐熱性が要求されるため、銅製とす
ることで長寿命化を図っている。

【００３９】吹込管４５の先端（下端）からは、式１の
分解反応による生成ガスがアルカリ液中に気泡となって
放出される。アルカリ液中での中和反応は、気泡とアル
カリ液との接触面積が大きく、気泡が液面に到達するま
での時間が長いほど促進されるため、排ガス処理タンク
４１内には、気泡を細かく分断させることで式２の中和
反応を促進させる気泡分断手段５２が設けられている。

【００４０】気泡分断手段５２は、モータ５２ａにより
回転駆動される軸部５２ｂと、この軸部５２ｂの先端に
固定される円盤状のブレード保持部５２ｃと、このブレ
ード保持部５２ｃの外縁部に固定される６つのブレード
５２ｄとを具備して構成される。

【００４１】これら軸部５２ａ，ブレード保持部５２
ｃ，およびブレード５２ｄは、いずれもＳＵＳ材で製作
され、ブレード５２ｄは、ブレード保持部５２ｃに対し
て交差し、かつその周方向に等しい間隔をおいて銀ロウ
付けにより固定されている。このように銀ロウ付け固定
としたのは、一般の溶接ではアルカリ液に対する腐食が
激しいからである。

【００４２】気泡分断手段５２は、ブレード保持部５２
ｃの中心が反応管１５の先端の上方に位置するように配
置されていて、反応管１５の先端から浮上する気泡は、
３００rpmで回転するブレード５２ｄに当たって直径約
３mm〜５mmの気泡に細かく分断される。また、この気泡
分断手段５２は、排ガス処理タンク４１に投入した水酸
化カルシウムの粉末を攪拌することにより、水に不溶性
の水酸化カルシウムと水の懸濁液を作る役目も果たして
いる。

【００４３】また、排ガス処理タンク４１には、式２の
中和反応が発熱反応であることから、タンク内温度を吹
込管４５の耐熱温度以下に冷却する冷却機５３が設けら
れている。この冷却機５３は、ファン５３ａにより冷却
される放熱部５３ｂに接続された配管の一部が、排ガス
処理タンク４１内を挿通してなり、この配管に水等の冷
却媒体を流通させることで熱を奪い、これを放熱部５３
ｂにおいて放熱するものである。ちなみに、タンク内温
度は熱電対５４により検出される。

【００４４】さらに、排ガス処理タンク４１には、ｐＨ
センサ５５が設けられている。アルカリ液のｐＨ値は、
このｐＨセンサ５５を介して常に制御装置６１により監
視されており、例えばｐＨ値が９（運転開始時は１１〜
１２）になると、制御装置６１からの指令によって警報
手段が作動するとともに、分解運転が停止するようにな
っている。警報手段としては、周囲に注意を喚起できる
ものであれば何でもよく、例えばランプを点滅させた
り、警笛をならす等の手段が採用される。

【００４５】排ガス処理タンク４１内のスラリーは、運
転時間の経過に伴って次第に増加するため、運転停止後
にアルカリ液とともに固液分離器６２に受け入れられ、
固液分離された後、廃棄物として処分されるか、他の用
途に利用される。他方、分離されたアルカリ液は、再び
排ガス処理タンク４１内に戻され、再利用される。ちな
みに、排ガス処理タンク内の液位の変動は、レベルスイ
ッチ５６により検知される。

【００４６】以上の構成からなる有機ハロゲン化合物の
分解装置において、電磁弁の開閉動作およびテスラコイ
ル１４の点火動作は、制御装置６１によって図６に示す
ように制御される。この図から明らかなように、この分
解装置では、８時間を１サイクルとしたバッチ処理によ
りフロンガスの分解が行われる。

【００４７】すなわち、フロンガスや水蒸気を供給する
前に、まず、残留水分の除去を目的としてエアーを所定
の時間（３分間）供給し、その供給停止後、着火の安定
性向上を目的としてアルゴンガスの供給を開始する。そ
して、アルゴンガス供給中に、マイクロ波を発信してテ
スラコイルによる着火を行うとともに水蒸気およびフロ
ンガスを供給し、その後、アルゴンガスの供給を停止す
る。

【００４８】分解運転の停止後は、安全性を確保するこ
とを目的として、エアーを反応管１５に所定時間（５
分）供給し、残留酸性ガスをパージする。このガスパー
ジ用のエアーは、電磁弁１９ａ，１９ｂを閉にし、かつ
電磁弁１９ｃを開にした状態で、エアコンプレッサー２
４からガス供給管１６を介して供給される。

【００４９】以上の工程では、アルゴンガスの供給とフ
ロンガスの供給とがオーバーラップしているときがある
が、フロンガスの供給を始めてからアルゴンガスの供給
を止めるまでの間は、ごくわずかでよい。その理由は、
着火の状態が安定しさえすれば、アルゴンガスを供給し
続ける必要はなくなり、また、低コスト化を図る観点か
らもアルゴン消費量を低く抑える必要があるからであ
る。

【００５０】また、制御装置６１は、圧力スイッチ２
３，３３、熱電対３６，５４、レベルスイッチ２７，５
６、光センサ１７等の各種センサから信号を受信するこ
とにより、アルゴンガスおよびフロンガスのヒータ１８
への供給圧，貯水タンク２６内の液位，プラズマの生成
状態，排ガス処理タンク４１内の温度および液位を常に
監視しており、これらが規定値を外れた場合には、運転
が正常または効率的に行われていないおそれがあるた
め、運転を停止する。そして、運転停止後は、安全性を
確保すべく上記の通りエアーを供給し、装置内の残留ガ
スを掃気する。

【００５１】以下、本実施形態に係る分解装置の作用に
ついて説明する。この分解装置では、まず、電磁弁１９
ａ，１９ｂを閉にするとともに電磁弁１９ｃを開にし
て、エアコンプレッサー２４からのエアーをガス供給管
１６を介して放電管５に３分間供給する。このエアー
は、ヒータ１８を通過することにより、１００〜１８０
℃に加熱されているため、装置内の残留水分は確実に除
去されることになる。

【００５２】次に、電磁弁１９ｃを閉にするとともに電
磁弁１９ａを開にして、アルゴンガスを放電管５に供給
する。このとき、アルゴンガスは、外管１２の接線方向
から供給されて螺旋状に流下するため、内管１１の先端
近傍によどみが形成され、プラズマが保持されやすくな
る。

【００５３】また、このときのガス供給量は、４〜４０
l/min、望ましくは１５l/min以上に設定する。この設定
範囲では、よどみが効果的に形成されてプラズマが一層
保持され易くなるとともに、プラズマの熱的影響を放電
管５が受け難くなり、その溶融変形や破損が効果的に防
止されることになる。

【００５４】そして、アルゴンガスの供給開始から一定
の間隔をおいて、マイクロ波発信器２からマイクロ波を
発信する。マイクロ波は、方形導波管１によりその後端
部側に伝送され、さらに円筒導波管７へと伝送される。

【００５５】このとき、円筒導波管７内の電界として
は、電界強度の大きなＴＭ₀₁モードが形成され、しか
も、内側導体９により、方形導波管１内の電界モード
と、円筒導波管７内の電界モードとがカップリングされ
ているため、円筒導波管７内の電界は安定している。

【００５６】次に、点火装置１３によりテスラコイル１
４を発熱させて着火させる。このとき、放電管５の内部
は、エアーにより水分が除去され、かつ着火し易いアル
ゴンガスがあらかじめ供給されているため、容易に着火
する。次いで、プランジャポンプ２５により貯水タンク
２６から水を吸引し、これをヒータ１８に通すことによ
り生成した水蒸気を放電管５に供給する。

【００５７】ヒータ１８に流入した水は、流路３４ｂ内
に設けられた充填部材３５によって、流路内を円滑に流
通することができないうえに、水が流路内の各隙間に分
流することで流路３４ｂの内壁面のみならず内側からも
加熱されることになるため、ヒータ１８内の水はヒータ
１８との接触時間および接触面積が十分に確保された状
態で均一に加熱され、水蒸気へと変化する。また、生成
された水蒸気についても、流路３４ｂ内を円滑に流通す
ることができないため、ヒータ１８内には常に一定量の
水蒸気が滞留した状態になる。

【００５８】しかして、当該ヒータ１８によれば、脈動
や突沸による飛散水の発生を防いで水蒸気の流出量を安
定させることができ、ミキサー３７の上流側における流
量変動を効果的に抑制することが可能になる。よって、
プラズマの消失を招くことなく分解反応を安定させて、
処理能力の向上を図ることができる。

【００５９】さらに、充填部材３５を上記無機材料から
構成すれば、高温環境下での劣化を有効に防止し得て、
かかる処理能力を長時間継続的に維持することができ
る。また、水蒸気の再凝縮防止に必要なフロンガス等の
予熱ヒータと、当該ヒータ１８とが一体に構成されるた
め、熱源およびスペースの有効利用も図ることができ
る。

【００６０】次いで、電磁弁１９ｂを開にして、フロン
ガスを放電管５に供給する。このとき、回収フロンボン
ベ２８から流出したフロンガスは、ミストセパレータ３
２を通過することで油分および水分が除去されている。
このため、フロンガス中の潤滑油による配管等の汚れお
よび副生成物の生成が抑制されて、フロンガス等の効率
的かつ安定的な供給が可能になり、しかも余分な水分供
給を防止し得てプラズマの消失を招くこともない。よっ
て、プラズマを安定化させて、処理能力の向上を図るこ
とができる。

【００６１】また、ヒータ１８を通過してミキサー３７
内に流入した水蒸気，アルゴンガス，およびフロンガス
は、オリフィス３８に当たった後、流向を変えて互いに
衝突することで十分に混合されることになる。また、オ
リフィス３８の下流側には乱流が形成されているため、
開口３８ａを通過したフロンガス等はオリフィス下流側
でも混合される。

【００６２】さらに、本実施形態においては、これらフ
ロンガス等が出口側端面３７Ａに衝突することによって
も混合が促進されるため、より均一に混合された状態で
ミキサー３７から流出して、放電管５に供給されること
になる。このため、式１の分解反応が十分に行われるこ
とになって、塩素ガスや一酸化炭素等の副生成物の生成
を抑制することができる。

【００６３】このようにして放電管５に供給されたフロ
ンガスにマイクロ波が照射されると、放電管５内には、
電子エネルギーが高く、しかも温度が２，０００Ｋ〜
６，０００Ｋに高められた熱プラズマが発生する。この
とき、放電管５には、フロンガスと水蒸気のみならず、
アルゴンガスも同時に供給されているため、プラズマの
消失を招くこともない。

【００６４】また、内管１１の先端が、プローブアンテ
ナ９ａの先端よりも所定の距離だけ内方に配置されてい
るため、生成されたプラズマの熱的影響を回避し得て、
内管１１の溶融破損が防止される。これにより、プラズ
マ形状の著しい変形をなくして、安定した分解運転が可
能になる。

【００６５】しかして、熱プラズマの発生により、フロ
ンガスは塩素原子，フッ素原子，および水素原子に解離
し易い状態になるため、式１に示すように、水蒸気と反
応して容易に分解される。そして、プラズマが安定した
ら、電磁弁１９ａを閉にしてアルゴンガスの供給を止め
る。

【００６６】分解反応による生成ガスは、交換継手４４
および吹込管４５を通って排ガス処理タンク４１内のア
ルカリ液中に放出される。ただし、これらの生成ガスは
極めて高温であるため、吹込管４５に流入するまでの間
に、まず、反応管１５の下部に付設された冷却器４６に
よって約４００℃に冷却される。

【００６７】この温度では、反応管１５の内部で残留水
蒸気が再凝縮することはないため、反応管１５は乾燥状
態に保持され、プラズマの消失を招くことはない。他
方、反応管１５を冷却することで約５０℃に温められた
冷却器４６の冷却水は、回収フロンボンベ２８に付設さ
れた加熱器４７に導かれ、回収フロンボンベ２８内の液
体フロンが気化する際に生じる該ボンベ２８およびその
下流側配管での霜の生成を防止するとともに、温度低下
による圧力変動も抑制する。また、これにより熱を奪わ
れた冷却水は、冷却器４６の冷却水に再度用いることが
でき、水の消費量を低く抑えることができる。

【００６８】冷却器４６により冷却された生成ガスは、
交換継手４４を通過する間に、さらに水噴射ノズル５１
から吐出される冷却水によって約１００℃以下となるよ
うに急冷される。これにより、樹脂製の吹込管４５をそ
の耐熱温度範囲内で使用することができ、高温による熱
的損傷から保護することができる。

【００６９】このとき、式１の分解反応による生成ガス
が冷却水に溶解することによって酸性液が生成されるた
め、交換継手４４は次第に腐食することになるが、かか
る場合には腐食の程度に応じて交換すればよい。すなわ
ち、反応管１５の下流側については、腐食による交換部
分が交換継手４４のみで済むため、低コスト化および交
換作業の容易化が図られる。

【００７０】しかして、吹込管４５を通ってアルカリ液
中に放出された生成ガスは、式２の中和反応によって無
害化され、排気ダクト４２から排出される。この中和反
応は発熱反応であるため、吹込管４５の熱的損傷を防止
すべく、アルカリ液の温度は冷却機５３によって７０℃
以下に保持される。

【００７１】また、吹込管４５の先端から気泡として放
出された生成ガスは、気泡分断手段５２のブレード５２
ｄに当たって細かく分断させられるため、アルカリ液と
の接触面積が増大するとともに液面までに達する時間も
長くなり、中和反応が促進されることになる。これによ
り、中和処理不足によって基準値を超える量の酸性ガス
が系外に排出されるといったことがない。

【００７２】中和反応により生成された中和生成物は、
アルカリ液中にスラリーとして存在しているが、このス
ラリーは分解運転停止後にアルカリ液とともに固液分離
器６２に受け入れられ、連続的に固液分離される。この
分離液は、排ガス処理タンク４１内に戻されて再利用さ
れるため、本分解装置では、上記冷却水の再利用と相ま
って水消費量の大幅な低減が図られる。また、分解運転
停止後は、エアコンプレッサ２４を駆動することによ
り、装置内に残留する酸性ガスを掃気するようにしてい
るため、安全性も高められる。

【００７３】なお、本発明に係る有機ハロゲン化合物の
分解装置は、上述の実施形態に限定されるものではな
く、以下の形態をも含むものである。（１）ミキサー３７内での混合を促進するための手段と
して、オリフィス３８の代わりに、ミキサー３７内にビ
ーズ等を充填するようにしてもよい。この構成では、フ
ロンガス等と水蒸気がミキサー３７内に形成された隙間
をランダムに流通するため、混合が促進される。

【００７４】また、ミキサー３７の内周面に複数のじゃ
ま板を、例えば上下または左右に交互に間隔をおいて設
置するようにしてもよい（スタティックミキサー）。こ
の構成では、フロンガス等と水蒸気が蛇行しながら流通
するため、混合が促進される。

【００７５】さらに、ミキサー３７の入口側に接続され
る配管を流方向に対して傾斜させるとともに、ミキサー
３７の内周面に螺旋状に延びる案内板を設置するように
してもよい（スワールミキサー）。この構成では、フロ
ンガス等と水蒸気が螺旋を描きながら流れるため、混合
が促進される。（２）中和処理不足による酸性ガスの系外排出を未然に
回避する手段として、アルカリ液のｐＨ管理に代えて、
モータ電流値を管理するようにしてもよい。すなわち、
モータ回転数が低下したり停止すると、吹込管４５から
放出された気泡が十分に分断されず、中和反応が十分に
行われないことがある。そこで、モータ回転の異常をモ
ータ電流値に基づき検出し、制御装置６１からの指令に
よって分解装置の運転を停止させるようにすれば、酸性
ガスの系外排出を未然に防止することができる。

【００７６】（３）反応管１５の内部は乾燥状態に保た
れているため、式１の分解反応で生成された酸性ガスに
よる腐食の影響はほとんどない。しかしながら、安全性
をより一層高めるために、反応管１５を内包するような
簡易型ブースを設置するとともに、該ブースと反応管１
５との間にＣＯ₂ガスやＣＯガス等を検出する排ガスセ
ンサを設けるようにしてもよい。

【００７７】この構成では、反応管１５の腐食状態を排
ガスセンサを介して制御装置６１により常に監視するこ
とができ、たとえ反応管１５が腐食して式１の分解反応
による生成ガスが反応管１５から流出しても、制御装置
６１からの指令によって分解装置の運転を停止させると
ともに、流出した生成ガスを吸引することにより、酸性
ガスの系外排出を防止することができる。この場合のガ
ス吸引は、排気ダクト４２に設けられたブロア４３で兼
用する。

【００７８】（４）排ガス処理タンク４１内のスラリー
は、運転停止後、一晩放置しておけば沈降するため、沈
降した高濃度スラリーをポンプで汲み上げ、これを固液
分離して処分するようにしてもよい。この場合には、高
濃度スラリーのみを遊離アルカリ液と混合することなく
汲み上げることができるため、効率の良いスラリー処理
が可能になる。また、アルカリ液に造粒剤，凝集剤等を
添加してスラリー粒子を増大させておけば、沈降時間を
短縮し得て、より効率良くスラリー処理を行える。

【００７９】（５）テスラコイル１４の先端を放電管５
の内部に配置する代わりに、放電管５の外部に配置し
て、火花放電で着火するようにしてもよい。（６）回収フロンボンベ２８を加熱することによりガス
状態にしてフロンガスを流出させる代わりに、回収フロ
ンボンベ２８を倒立させて液状態のまま回収フロンを流
出させ、さらに差圧制御弁等の絞り装置に通して流れを
定量化したうえで、加熱気化させてヒータ１８側へと送
るようにしてもよい。この場合には、絞り装置および配
管を加熱することにより、温度低下による流量変動を抑
制する。

【００８０】（７）回収フロンボンベ２８の加熱には、
反応管１５の冷却に用いた冷却水に代えて、排ガス処理
タンク４１内のスラリー冷却に使用された冷却機５３の
冷却水を用いてもよい。（８）内管１１の先端がプローブアンテナ９ａの先端か
ら外管１２の内方に離間する距離は、内管１１が溶融し
なければ上述のようにプローブアンテナ９ａの先端とマ
イクロ波によるエネルギー集中部との距離に等しく設定
するのが最適であるが、外管１２の溶融を考慮して適宜
変更してもよい。

【００８１】（９）気泡分断手段５２は、軸部の先端に
プロペラを固定してなるスクリュー式のものであっても
よい。また、気泡分断手段５２は、各構成要素５２ｂ，
５２ｃ，５２ｄをテフロン等の樹脂製とし、かつこれら
をネジ結合することにより構成してもよい。この構成で
は、溶接部分がないうえに各構成要素５２ｂ，５２ｃ，
５２ｄが樹脂製とされるため、耐食性に極めて優れるこ
とになる。

【００８２】（１０）吹込管４５の先端部を垂直方向に
対して所定角度傾斜させる代わりに、略Ｕ字状に形成し
てもよい。（１１）排ガス処理タンク４１に貯留される中和液は、
上記のアルカリ性懸濁液に限らず、水酸化ナトリウム水
溶液等のアルカリ性水溶液を用いても構わない。

【００８３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、以下の効果を奏することができる。（ａ）請求項１記載の有機ハロゲン化合物の分解装置に
よれば、ヒータとの接触時間および接触面積が十分に確
保された状態でヒータ内の水を均一に加熱して水蒸気を
生成し、しかもヒータ内に常に一定量の水蒸気が滞留し
た状態になるようにしているため、脈動や突沸による飛
散水の発生を防ぐとともに、水蒸気の流出量を安定させ
ることができる。よって、プラズマの消失を招くことな
く分解反応を安定させて、処理能力の向上を図ることが
できる。

【００８４】（ｂ）請求項２記載の有機ハロゲン化合物
の分解装置によれば、高温環境下における充填部材の劣
化を有効に防止し得て、上記の効果を長時間継続的に維
持することができる。

【００８５】（ｃ）請求項３記載の有機ハロゲン化合物
の分解装置によれば、有機ハロゲン化合物が水蒸気と混
合する前に予熱されるため、水蒸気が有機ハロゲン化合
物に冷やされて再凝縮するといったことがなく、しかも
再凝縮防止に必要な予熱ヒータと、水蒸気を生成させる
ヒータとが一体に構成されるため、熱源およびスペース
の有効利用も図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すシステム系統図で
ある。

【図２】同分解装置の全体構成を示す斜視図である。

【図３】同分解装置の要部拡大図である。

【図４】同分解装置に設けられたミキサーの要部断面
図である。

【図５】同分解装置に設けられたヒータの拡大断面図
である。

【図６】同分解装置においてマイクロ波，アルゴンガ
ス等が供給される時期と点火の時期を経時的に示す比較
図である。

【符号の説明】

１８ヒータ１８ｂヒータ本体２６貯水タンク（水源）３４ａ流路（第２流路）３４ｂ流路３５充填部材

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｈ０５Ｈ 1/24 Ｂ０１Ｄ 53/34 １３４Ｅ (72)発明者椿泰廣愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道１番地三菱重工業株式会社名古屋研究所内Ｆターム(参考） 2E191 BA12 BB00 BD18 4D002 AA19 AA23 AB01 AC10 BA02 BA20 CA06 DA05 DA12 GA03 GB09 GB11 HA03 4G075 AA37 BA05 CA02 CA03 CA26 CA47 CA51 CA63 DA01 DA02 EB09 EB21 EB31 FB01 FB03 FB04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機ハロゲン化合物を含むガスにマイク
ロ波を照射することによって熱プラズマを生成し、該熱
プラズマ中で有機ハロゲン化合物を水蒸気と反応させて
分解する分解装置であって、ヒータ本体に形成された流路に水源から供給された水を
通過させることによって水蒸気を生成するヒータを備え
るとともに、前記流路には、その入口側から出口側へと
連通する隙間を残しつつ当該流路を閉塞する充填部材が
設けられていることを特徴とする有機ハロゲン化合物の
分解装置。
【請求項２】前記充填部材は、無機材料からなること
を特徴とする請求項１記載の有機ハロゲン化合物の分解
装置。
【請求項３】前記ヒータには、前記流路とは別に有機
ハロゲン化合物を流通させる第２流路が形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の有機ハロゲン化合物。