JP2001161855A

JP2001161855A - 有機ハロゲン化合物分解装置

Info

Publication number: JP2001161855A
Application number: JP35230099A
Authority: JP
Inventors: Yuji Okada; 有二岡田; Kazuhiro Suzuki; 一弘鈴木; Kazuo Maruyama; 和夫丸山
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-12-10
Filing date: 1999-12-10
Publication date: 2001-06-19

Abstract

(57)【要約】【課題】構造を簡易なものとして低コスト化を図るこ
とのできる有機ハロゲン化合物分解装置を提供すること
を課題とする。【解決手段】有機ハロゲン化合物分解装置では、放電
管５を構成する外管１２０の先端部を、スプリング等の
付勢部材１４０により、下方のガスケット１６０に押し
付け、反応管１５０との間でのシール性を確保する構成
とした。

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分解装置の運転制御方法に係わ
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
クロロフルオロカーボン（いわゆるフロン）、トリクロ
ロメタ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、主として高温での熱分解反
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
ゲン化合物分解装置の運転制御方法については、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。この分解方法に用いられる分解装置は、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、放電管にフロンガスお
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、反応管内でフロンガス
を熱プラズマにより分解する。他方、この分解反応によ
り酸性ガス（フッ化水素及び塩化水素）が生成される。
このガスは、吹込管によりアルカリ液中に導かれて中和
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、図９に示す
ように、従来の上記有機ハロゲン化合物分解装置におい
ては、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。円筒導波管７は、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８Ａに向けて延在し、この
延在部分をプローブアンテナ９ａとしている。

【０００７】放電管５の外管１２の先端部は、外側導体
８の端板８Ａを貫通して反応管１５に連通している。ま
た、外管１２の基端側は、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。そして、外管１２と反
応管１５，外管１２と内側導体９との間には、それぞれ
耐熱性のＯ−リングＲが配設され、その上下のシールを
図っている。

【０００８】ここで、特に外管１２の先端部側は熱プラ
ズマにより高温となることから、この部分のＯ−リング
Ｒには特に高い耐熱性が要求され、これに加えてＯ−リ
ングＲを冷却するための冷却機構も備えられている。こ
の冷却機構は、反応管１５に流路Ｗが形成され、この流
路Ｗに冷却水供給管１０１から冷却水を供給し、Ｏ−リ
ングＲを冷却した後、冷却水排出管１０２から排出する
ようになっている。しかしながら、このようにＯ−リン
グＲおよび冷却機構を備えることにより、構造が複雑と
なり、コストも上昇する。また、Ｏ−リングＲも高い耐
熱性が要求されることから、コスト上昇の一因となって
いる。

【０００９】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、構造を簡易なものとして低コスト化を図る
ことのできる有機ハロゲン化合物分解装置を提供するこ
とを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明
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分解する装置であって、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
前記アルカリ液に浸漬した状態で配設されて、その内部
で有機ハロゲン化合物を水蒸気と反応させて前記熱プラ
ズマにより分解する反応管と、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、内管および外管からなる二重構造とされて前
記内管および外管の間を旋回して流れるガスにマイクロ
波を照射することによってその内部で前記熱プラズマが
生成される放電管とを具備し、前記放電管の前記外管
が、その下端部を前記反応管にガスケットを介して当接
させ、その上部を前記円筒導波管との間に介装された付
勢部材により下方に向けて付勢された状態で保持されて
いることを特徴としている。

【００１１】外管の下端部を付勢部材で下方のガスケッ
トに押し付けることにより、シール性を確保することが
できる。

【００１２】請求項２に係る発明は、前記外管の下端
部に、その内周側または外周側に張り出すフランジ部が
形成されていることを特徴としている。請求項３に係る
発明は、前記外管の下端部が、下方に行くにしたがい
小径となるテーパ形状とされ、かつ前記反応管には、前
記外管の下端部形状に対応して下方に行くにしたがい小
径となるテーパ部が形成され、前記外管の下端部と前記
反応管のテーパ部との間には、前記ガスケットが、前記
外管の下端部外周面に当接するよう配設されていること
を特徴としている。また、請求項４に係る発明は、前記
外管の上部には、その外周側に張り出すつば部が形成さ
れ、該つば部に前記付勢部材の下端部が係止されている
ことを特徴としている。さらに、請求項５に係る発明
は、前記外管の上部に、その外周側に筒状のスリーブが
配設され、該スリーブ外周面に前記つば部が一体に形成
されていることを特徴としている。また、請求項６に係
る発明は、前記付勢部材がスプリングであることを特徴
としている。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る有機ハロゲン
化合物分解装置について、図１から図８を参照しながら
説明する。図１において、水平方向に延びる方形導波管
１は、その始端部に周波数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
ら終端側に向けてマイクロ波を伝送する。

【００１４】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６が設けられてい
る。

【００１５】ここで、マイクロ波の発生動作について説
明する。マイクロ波発信器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
ウェルの波動方程式を解くことによって特性が把握され
るわけであるが、結果的には伝播方向に電界成分を持た
ない電磁波ＴＥ波として伝播する。

【００１６】この１次成分ＴＥ₁₀の例を方向が交番する
矢印で図２の方形導波管の伝播方向に示す。また、方形
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。この１次成分であるＴＭ₁₀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６で調整され
る。アイソレータ３はマイクロ波発信器２に根本的なダ
メージを及ぼすのを防止している。

【００１７】さて、図２および図３に示すように、放電
管５は内管１１と外管１２０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、外
側導体８の上部を構成する保持部材１１０に保持されて
いる。円筒導波管７は、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８Ａに向けて延在し、この延在
部分をプローブアンテナ９ａとしている。また、放電管
５の内管１１には、点火トランス１３（図１参照）によ
り内側導体９との間で火花を発生させる点火電極１４が
挿入されている。

【００１８】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内方（上
方）に配されている。

【００１９】図３に示したように、外管１２０の先端部
（下端部）は、外側導体８の端板８Ａを貫通し、反応管
１５０上部に当接するようになっている。より詳しく
は、図３および図４（ｂ）に示すように、反応管１５０
には、外管１２０に連通する連通穴１５１が形成され、
さらに反応管１５０の上面には連通穴１５１よりも所定
寸法大径の凹部１５２が形成されている。そしてこの凹
部１５２には、平板状でその中央部に連通穴１５１に対
応した穴が形成された、例えばアスベスト系のガスケッ
ト１６０が配設されており、外管１２０の先端部はこの
ガスケット１６０に当接している。さらに、外管１２０
の先端部には、内周側に張り出すフランジ部１２０ａが
形成されており、このフランジ部１２０ａの内径が、連
通穴１５１と略同径とされている。

【００２０】一方、図３に示したように、外管１２０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、内側導体９の上端部との間にはＯ
−リングＲが介装されている。さらに、図３および図４
（ａ）に示すように、外管１２０の基端部（上端部）に
は、その外周面側に筒状のスリーブ１２１が、例えば耐
熱性と嫌気性とを有した接着剤等によって一体に装着さ
れている。このスリーブ１２１は、例えばアルミ製で、
その外周面には、外周側に張り出すつば部１２１ａが一
体に形成されている。このつば部１２１ａは、スリーブ
１２１の高さ方向中間部に形成されており、これにより
つば部１２１ａよりも上方にスリーブ１２１の筒状部分
が突出したような形態となっている。そして、保持部材
１１０には、このスリーブ１２１よりも所定寸法大径の
凹部１１１が形成されており、スリーブ１２１は、この
凹部１１１内に突出するような形態となっている。そし
て、スリーブ１２１のつば部１２１ａと、凹部１１１の
上面との間には、例えばスプリング等の付勢部材１４０
が圧縮状態で介装されている。これにより、付勢部材１
４０の押圧力がスリーブ１２１を介して外管１２０に伝
達され、外管１２０は下方に向けて付勢される。その結
果、図４（ｂ）に示したように、外管１２０の先端部が
ガスケット１６０に押し付けられることとなっている。
ところで、前述の如くスリーブ１２１の筒状部分がつば
部１２１ａよりも上方に突出したような形態となってい
るので、スプリング等の付勢部材１４０は、スリーブ１
２１の筒状部分によってガイドされるような形態となっ
ている。

【００２１】さて、図１に示したように、外側導体８の
端板８Ａと反応管１５０との間には、露出する外管１２
０に向けて光センサ１７が設けられている。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。

【００２２】そして、内側導体９と外管１２０の基端側
との隙間には、ガス供給管１６が、外管１２０と内管１
１とにより形成される環状通路の入口側で、接線方向に
沿って挿入されている。アルゴンガス（希ガス）、フロ
ンガス（有機ハロゲン化合物）、エア、および水蒸気
は、ガス供給管１６を介して放電管５の環状通路に供給
される。これらアルゴンガス、フロンガス、およびエア
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。

【００２３】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。なお、アルゴンガスの
他、ヘリウム、ネオン等の希ガスを用いることができる
のは言うまでもない。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。

【００２４】エアは、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２
６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。

【００２５】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。

【００２６】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。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。

【００２７】ヒータ１８内には、並列する二つの流路３
４ａ、３４ｂが形成されていて、一方の流路３４ａには
フロンガス、アルゴンガス、およびエアが導入され、他
方の流路３４ｂには貯水タンク２６から水が導入されて
水蒸気が生成される。この水蒸気を生成する側の流路３
４ｂには、該流路３４ｂ内を移動する水蒸気に抵抗を与
える抵抗体３５が充填されていて、水蒸気が流路内を円
滑に流通することができないようになっている。

【００２８】この抵抗体３５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が、高温下における劣化を防止する
観点からは、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。

【００２９】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へと供給されるようになって
いる。

【００３０】さて、反応管１５０には、図２に示すよう
に交換継手４４を介して吹込管４５が設けられている。
交換継手４４は、反応管１５０と吹込管４５との間に着
脱可能に接続されており、また、吹込管４５はＳＵＳ材
により構成されており、図１に示すように排ガス処理タ
ンク４１内に収容されて途中で折曲されている。

【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て吹込管４５から吹き出される酸性
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（以下では単にアルカリ液と
呼称する）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り生成された酸性ガス
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】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
放出されるが、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。

【００３５】気泡分断手段５２は、モータ５２ａにより
回転駆動される６つのブレード５２ｂを備えている。気
泡分断手段５２は、ブレード５２ｂが吹込管４５の先端
の上方に位置するように配置されていて、吹込管４５の
先端から浮上する気泡は、約３００rpmで回転するブレ
ード５２ｂ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撹拌
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。気泡分断手段５２
は、プラズマ分解装置の操業開始から操業終了まで、作
動状態を保つ。分解装置操業期間中以外は停止状態を保
つ。

【００３６】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（図５参
照）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。

【００３７】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、アルカリ液を冷却
する冷却器５３が設けられている。この冷却器５３は、
排ガス処理タンク４１の底部からアルカリ液を取り出す
ポンプ５３ａと、アルカリ液が通過するとともにファン
５３ｂによって冷却される放熱部５３ｃとを備えてい
る。放熱部５３ｃを通過して冷却されたアルカリ液は、
再び排ガス処理タンク４１に戻されるようになってい
る。ちなみに、タンク内温度は熱電対５４により検出さ
れる。

【００３８】さらに、前記放熱部５３ｃの下流側には三
方弁５６が設けられており、この三方弁５６を切り換え
ることによってアルカリ液を沈降槽６２に送ることがで
きるようになっている。沈降槽６２内部には攪拌器６２
ａが設けられており、アルカリ液に凝集剤を添加して凝
集させた後、沈降槽６２の下方に設けられた脱水かご６
３によって固液分離されるようになっている。

【００３９】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、フロン分解の手順について説明す
る。電磁弁の開閉動作および点火トランス１３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。

【００４０】すなわち、フロンガスや水蒸気を供給する
前に、まず、系内に残留する水分の除去を目的として加
熱されたエアを所定の時間（３分間）供給することによ
り、分解装置の操業を開始する。このとき、気泡分断手
段５２の作動も同時に開始する。エア供給停止後、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
して点火トランス１３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フロンの分解を行う。その
後、アルゴンガスの供給を停止する。なお、エアを乾燥
させることにより水分除去を行うこととしてもよい。

【００４１】分解運転の停止後は、安全性を確保するこ
とを目的として掃気ガスとしてのエアを所定時間（５
分）供給し、残留酸性ガスをパージする。パージされた
酸性ガスは排ガス処理タンク４１内で中和される。この
とき、気泡分断手段５２を作動状態に保っておくことに
より、アルカリ液が撹拌されて中和が促進される。その
後、パージを停止して分解装置の操業を終了する。同時
にモータ５２ａを停止し、気泡分断手段５２の作動を停
止させる。気泡分断手段５２の停止により排ガス処理タ
ンク４１内の撹拌が停止するので、該タンク４１内でス
ラリーが沈澱する。

【００４２】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。特に、他のプラズマ、例えば高周波誘導プラズマに
比べ、マイクロ波によるプラズマは安定性が高いため、
アルゴンガスの供給を停止してもフロンガスのプラズマ
化への影響は殆どない。

【００４３】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、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
通りエアを供給し、装置内の残留ガスを掃気する。

【００４４】次に、図６に示したフロン分解の工程につ
いて、さらに詳細に説明する。まず、電磁弁１９ａ、１
９ｂ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２４からのエアをガス供給管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。このため、装置内の残留水分は確実に除去され、着
火の安定性が向上する。

【００４５】そして、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１２０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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。当
然のことながら磁界は電解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放電管５に導入されたガ
スはプラズマ状態に加熱される。

【００４９】次に、点火装置１３に連結された点火電極
１４に高電圧を印加し、内側導体９との間に火花放電を
発生させ着火させる。このとき、放電管５の内部は、エ
ア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に通して生成した水蒸気
を放電管５に供給する。

【００５０】水蒸気の供給開始の後、後述のようにフロ
ンガスの供給を開始するが、水蒸気を先に供給する理由
は以下の通りである。本実施形態に係る有機ハロゲン化
合物分解装置の運転制御方法においては、フロンガスと
水蒸気とを一定のモル比で供給して分解、反応させ、酸
性ガスを発生させる。フロンガスのみをプラズマ化する
と、解離された原子の再結合によって予想外の有害なハ
ロゲン化合物が発生し、無害化処理することができなく
なる為である。したがって、上記のように水蒸気を放電
管５に供給してからフロンガスを供給して、フロン分解
時には水蒸気が存在する状態としておくことにより、安
全にフロンを分解することができる。

【００５１】また、この水蒸気は、ヒータ１８内に充填
された抵抗体３５によって、流路内を円滑に流通するこ
とができず、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。このため、脈動や突沸による飛散を
防いで水蒸気の流出量が安定し、ミキサ３７上流側の流
量変動を効果的に抑制することができる。よって、プラ
ズマの消失を招くことなく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。

【００５２】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。

【００５３】また、ヒータ１８を通過してミキサ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、均一に混合された状態で流出して、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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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。したがって、長時間にわたるフロンガスの分解時に
おいては、アルゴンの供給は不要であり、アルゴン消費
量が低く抑えられる。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４
１内のアルカリ液中に放出される。

【００５７】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
害化される。この中和反応は発熱反応であるため、アル
カリ液の温度は冷却器５３によって６０℃程度以下に保
持される。

【００５８】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。

【００５９】中和反応により無害化された生成ガスのう
ち、気体は排気ダクト４２から排出され、気体以外はア
ルカリ液中にスラリーとして残る。分解運転停止後は気
泡分断手段５２を停止させたのちポンプ５３ａでアルカ
リ液を汲み上げ、三方弁５６を切り換えてこれを沈降槽
６２に移す。沈降槽６２に移したアルカリ液を攪拌器６
２ａで攪拌しつつ凝集剤を均一に添加し、攪拌器６２ａ
を停止させて沈殿させた後、脱水かご６３において固液
分離し、液体分は廃水処理し、固形分は廃棄処理され
る。なお、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。

【００６０】上述したような有機ハロゲン化合物分解装
置によれば、外管１２０の先端部を、スプリング等の付
勢部材１４０で下方のガスケット１６０に押し付けるこ
とにより、反応管１５０との間でのシール性を確保する
ことができる。ここで、外管１２０および反応管１５０
の内圧は、例えば０．３ＭＰａ（ゲージ圧）であり、外
管１２０と反応管１５０との間に要求されるシール性
も、この内圧に準じたものとなるため、付勢部材１４０
の付勢力をこれに応じて設定すればよい。このようにガ
スケット１６０を用いた構成とすることにより、従来の
ように高い耐熱性を備えた高価なＯ−リングを用いるこ
となく、高い耐熱性とシール性とを兼ね備えた構成とす
ることができる。また、これに伴ってＯ−リングの冷却
機構（図９参照）も不要となり、これらによって、構造
の単純化およびそれによるコスト低減を図ることが可能
となる。しかも、上記実施の形態では、外管１２０の先
端部に内周側に張り出すフランジ部１２０ａが形成され
た構成となっている。これにより、外管１２０先端部の
強度を高めることができ、またガスケット１６０との間
の密着性を高めることができる。

【００６１】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）上記実施の形態では、外管１２０の先端部を、ガ
スケット１６０でシールする構成としたが、この部分の
形状や構造等は、上記したものに限るものではない。例
えば、外管１２０自体にはフランジ部１２０ａを内周面
側に形成する構成としたが、これを図７（ａ）に示すよ
うに、外管１２０’の外周側に張り出すよう、フランジ
部１２０ａ’を形成することも可能である。また、図７
（ｂ）に示すように、外管１２０”の先端部を、先端に
行くにしたがい漸次小径となるテーパ形状とし、一方、
反応管１５０’側には、外管１２０”の先端部形状に対
応して下方に行くにしたがい小径となるテーパ部１５０
ａ’を形成する構成としても良い。この場合、外管１２
０”はテーパ部１５０ａ’に挿入された形態で嵌合し、
外管１２０”とテーパ部１５０ａ’との間には、ガスケ
ット１６０’が、外管１２０”の先端部外周面に当接す
るよう配設された構成となっている。またもちろん、フ
ランジ部を形成せず、単なるストレート形状とすること
も可能である。

【００６２】（２）また、外管１２０の基端部側には、
つば部１２１ａが一体に形成されたスリーブ１２１を装
着する構成としたが、これに代えて、図８に示すよう
に、外管１２０の基端に、外周側（あるいは内周側）に
張り出すフランジ部１７０を一体に形成し、このフラン
ジ部１７０でスプリング等の付勢部材１４０を受けるよ
うにしても良い。またこのフランジ部１７０も、内周側
に形成するようにしても良いし、また外管１２０の基端
に限らず、上記スリーブ１２１と同様に、外管１２０の
基端から所定寸法下方に形成するようにしても良い。

【００６３】（３）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６
１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。（４）点火電極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。（５）内管１１の先端がプローブアンテナ９ａの先端か
ら内方に離間する距離は、内管１１が溶融しなければプ
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するのが最適であるが、
内管１１の溶融を考慮して適宜変更してもよい。（６）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。（７）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。

【００６４】これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない
範囲内であれば、いかなる構成を採用しても良く、また
上記したような構成を適宜選択的に組み合わせたものと
しても良いのは言うまでもない。なお、上記した各変形
例においては、他の部分の構成については上記実施の形
態に準ずるものであり、その説明を省略する。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る有機
ハロゲン化合物分解装置によれば、外管の下端部を付勢
部材により下方のガスケットに押し付けることにより、
シール性を確保することができる。このようにガスケッ
トを用いた構成とすることにより、従来のように高価な
Ｏ−リングを用いることなく高い耐熱性を備えた構成と
することができる。また、これに伴ってＯ−リングの冷
却機構も不要となることから、構造の単純化およびそれ
によるコスト低減を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る有機ハロゲン化合物分解装置
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】同分解装置の放電管および反応管の部分を
示す断面図である。

【図４】同放電管の先端部および基端部の取付構造
を示す断面図である。

【図５】前記分解装置の要部拡大図である。

【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。

【図７】前記放電管の先端部の取付構造の他の例を
示す断面図である。

【図８】同放電管の基端部の取付構造の他の例を示
す断面図である。

【図９】従来の有機ハロゲン化合物分解装置におけ
る放電管および反応管の部分を示す断面図である。

【符号の説明】

５放電管７円筒導波管４１排ガス処理タンク１２０，１２０’，１２０” 外管１２０ａ，１２０ａ’ フランジ部１２１スリーブ１２１ａ，１７０つば部１４０付勢部材１５０，１５０’ 反応管１５０ａ’ テーパ部１６０，１６０’ ガスケット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者丸山和夫愛知県名古屋市中村区岩塚町字九反所60番地の１中菱エンジニアリング株式会社内Ｆターム(参考） 2E191 BA12 BA15 BB00 BC01 BD02 BD18 4D002 AA17 AA21 AA22 AB03 AC07 BA02 BA07 BA09 BA12 BA13 BA16 BA20 CA13 CA20 DA35 DA70 EA12 GA02 GA04 GB01 GB03 GB04 GB06 GB09 GB11 HA01

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分解する装置であ
って、アルカリ液を収容する排ガス処理タンクと、開口した下
端部を前記アルカリ液に浸漬した状態で配設されて、そ
の内部で有機ハロゲン化合物を水蒸気と反応させて前記
熱プラズマにより分解する反応管と、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、内管および外管からなる二重構造とさ
れて前記内管および外管の間を旋回して流れるガスにマ
イクロ波を照射することによってその内部で前記熱プラ
ズマが生成される放電管とを具備し、前記放電管の前記外管が、その下端部を前記反応管にガ
スケットを介して当接させ、その上部を前記円筒導波管
との間に介装された付勢部材により下方に向けて付勢さ
れた状態で保持されていることを特徴とする有機ハロゲ
ン化合物分解装置。
【請求項２】前記外管の下端部に、その内周側また
は外周側に張り出すフランジ部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分解装
置。
【請求項３】前記外管の下端部が、下方に行くにし
たがい小径となるテーパ形状とされ、かつ前記反応管に
は、前記外管の下端部形状に対応して下方に行くにした
がい小径となるテーパ部が形成され、前記外管の下端部
と前記反応管のテーパ部との間には、前記ガスケット
が、前記外管の下端部外周面に当接するよう配設されて
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
物分解装置。
【請求項４】前記外管の上部には、その外周側に張
り出すつば部が形成され、該つば部に前記付勢部材の下
端部が係止されていることを特徴とする請求項１から３
のいずれかに記載の有機ハロゲン化合物分解装置。
【請求項５】前記外管の上部に、その外周側に筒状
のスリーブが配設され、該スリーブ外周面に前記つば部
が一体に形成されていることを特徴とする請求項４記載
の有機ハロゲン化合物分解装置。
【請求項６】前記付勢部材がスプリングであること
を特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の有機ハ
ロゲン化合物分解装置。