JP2003033644A

JP2003033644A - 有機ハロゲン化合物分解装置

Info

Publication number: JP2003033644A
Application number: JP2001380179A
Authority: JP
Inventors: Harunobu Mizukami; 春信水上; Masahiro Bessho; 正博別所; Kiminobu Sato; 仁宣佐藤; Soichiro Matsumoto; 創一郎松本
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2001-12-13
Publication date: 2003-02-04

Abstract

(57)【要約】【課題】安定して水蒸気を発生させることができる有
機ハロゲン化合物の分解装置を提供すること。【解決手段】水蒸気発生器１８を備え、該水蒸気発生
器１８において生成された水蒸気が有機ハロゲン化合物
と反応して該有機ハロゲン化合物が分解される有機ハロ
ゲン化合物の分解装置において、前記水蒸気発生器１８
は、水が流動される過程で該水が気化される流路として
の水蒸気管３４ｂと、水蒸気管３４ｂに並んで設けられ
たヒータ８８と、前記水蒸気管３４ｂの出口側に設けら
れ、前記水蒸気管３４ｂを吐出した水蒸気を絞る絞り手
段９０とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフロン等の有機ハロ
ゲン化合物を分解する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
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】ここで、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Ｒ
１２の場合には、式１に示す化学式によって分解が行わ
れる。

【０００７】（式１）ＣＣｌ₂Ｆ₂＋２Ｈ₂Ｏ→２ＨＣｌ＋２ＨＦ＋ＣＯ₂

【０００８】このように、フロンガスの分解には水蒸気
（Ｈ₂Ｏ）を放電管に供給する必要がある。このため、
水蒸気発生器において液体の水を加熱して水蒸気を発生
させているが、水蒸気を安定して発生させることは困難
であり、脈動の発生や、霧状の水（ミスト）が水蒸気に
混入してプラズマの放電管に流れ込んでしまうという問
題があった。このため、分解の不安定さを引き起こした
り、放電管の破損等を引き起こすおそれがあるという問
題があった。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みて成されたもので
あり、安定して水蒸気を発生させることができる有機ハ
ロゲン化合物の分解装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、水蒸気発生器を備え、該水蒸気発生器において生成
された水蒸気が有機ハロゲン化合物と反応して該有機ハ
ロゲン化合物が分解される有機ハロゲン化合物分解装置
において、前記水蒸気発生器の一側から他側に延びると
ともに、該他側において折り返して前記一側に延びる形
状の流路が形成され、さらに、該流路に並んでヒータが
設けられていることを特徴とする。

【００１１】この発明においては、流路に並んでヒータ
が設けられているため、水の流過過程で水がヒータによ
って加熱され、水蒸気となって吐出する。

【００１２】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の有機ハロゲン化合物分解装置において、前記流路は、
前記水蒸気発生器の前記一側から他側に水が流動される
とともに該過程において該水が気化される水蒸気管と、
前記水蒸気発生器の一側から他側に有機ハロゲン化合物
が流動される被分解ガス管とにより構成され、これら水
蒸気管と被分解ガス管とが前記水蒸気発生器の前記他側
において合流されることを特徴とする。

【００１３】この発明においては、水（水蒸気）ととも
に有機ハロゲン化合物も加熱された後に合流し、混合気
となって排出される。このため、水蒸気が低温の有機ハ
ロゲン化合物に冷却されてミストが発生してしまうこと
が防止される。

【００１４】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の有機ハロゲン化合物分解装置において、前記水蒸気発
生器の前記他側には、前記流路の中間部に有機ハロゲン
化合物が供給される有機ハロゲン化合物供給口が設けら
れ、前記流路は、前記水蒸気発生器の前記一側から他側
に水が流動されるとともにこの過程において該水が気化
される水蒸気管と、前記水蒸気発生器の前記他側から一
側に前記水蒸気と前記有機ハロゲン化合物との混合気が
流動される混合気管とにより構成されていることを特徴
とする。

【００１５】この発明によれば、水（水蒸気）は、水蒸
気発生器を往復して水蒸気管と混合気管とを流動するこ
とで、より十分に加熱することができる。また、途中で
有機ハロゲン化合物を混合させることにより、有機ハロ
ゲン化合物との混合気として加熱することができる。こ
れにより、水蒸気が低温の有機ハロゲン化合物によって
冷却されてミストが発生してしまうことが防止される。
また流量が増加することで圧力が増加する。これによ
り、絞り手段を設けたことと同様の作用が得られ、圧力
変動が小さくなる。

【００１６】請求項４に記載の発明は、請求項２または
３に記載の有機ハロゲン化合物分解装置において、前記
水蒸気発生器には、前記水蒸気と前記有機ハロゲン化合
物との混合気を絞って排出する絞り手段が設けられてい
ることを特徴とする。

【００１７】水蒸気の発生が不安定となる原因は、沸騰
→熱伝達の増大→伝熱面温度低下→蒸気圧損増加→沸点
上昇→沸騰減少→伝熱量低下→伝熱面温度上昇→圧力低
下→沸点低下→沸騰……というメカニズムによるものと
考えられている。本発明においては、絞り手段によって
混合気の圧力が上昇する。圧力が上昇すると、図７に示
すように圧力変動ΔＰに対する沸点変動がΔＴ１→ΔＴ
２で示したように少なくなるため、水蒸気発生の安定性
が向上する。

【００１８】請求項４に記載の発明は、請求項２から４
いずれかに記載の有機ハロゲン化合物の分解装置におい
て、前記水蒸気管の内壁面には、粗面加工が施されてい
ることを特徴とする。

【００１９】管内壁面が平滑であると、内壁と液との間
に蒸気膜が形成されて断熱層となり、沸騰を阻害する。
本発明においては伝熱面が粗面であるから、伝熱性能が
向上する。

【００２０】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る有機ハロゲン
化合物の分解装置の第１実施形態について、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２．４５Ｇ
Ｈz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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】さて、図２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）に接続された点火電
極１４が挿入されている。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
だけ内方に配されている。

【００２５】さて、図１に示したように、円筒導波管７
と反応管１５との間には、露出する外管１２０に向けて
光センサ１７が設けられている。光センサ１７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。

【００２６】そして、図２に示すように、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１１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、１９
ｂ、１９ｃの開閉動作により、それぞれの供給源から選
択的に水蒸気発生器１８へと送られる。

【００２７】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。

【００２８】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内の水を水蒸
気発生器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２
７が設けられている。

【００２９】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。

【００３０】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。水蒸気
発生器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。

【００３１】図４、図５に示すように、水蒸気発生器１
８内には、並列して設けられた被分解ガス管３４ａおよ
び水蒸気管３４ｂによって流路８７が形成されている。
被分解ガス管３４ａおよび水蒸気管３４ｂの終端には、
後述の空間９１によって合流空間が形成されていること
により、流路８７は、水蒸気発生器１８の一側（図の左
側）から他側に延びるとともに、該他側において折り返
されて前記一側に延びる形状となっている。さらに、被
分解ガス管３４ａおよび水蒸気管３４ｂに並行してヒー
タ８８が並列して設けられている。被分解ガス管３４ａ
にはフロンガス、アルゴンガス、およびエアが導入さ
れ、水蒸気管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水
蒸気管３４ｂには、該水蒸気管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。

【００３２】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。

【００３３】また、水蒸気管３４ｂの内壁面８９には、
内壁にネジを切る、またはブラッシング等の方法により
粗面加工が施されている。被分解ガス管３４ａと水蒸気
管３４ｂの出口側よりも下流側には、絞り手段９０が設
けられており、被分解ガス管３４ａと水蒸気管３４ｂか
ら吐出したフロンガス、水蒸気等は、絞り手段９０と被
分解ガス管３４ａ、水蒸気管３４ｂとの間に形成された
空間９１で合流した後、ともに絞り手段９０によって絞
られ、その後ガス供給管１６を通って放電管５へと供給
されるようになっている。絞り手段９０としては、オリ
フィス、キャピラリ等を採用可能である。

【００３４】さて、反応管１５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１５と吹込管４５との間に着脱可
能に接続されている。

【００３５】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。

【００３６】（式１）ＣＣｌ₂Ｆ₂＋２Ｈ₂Ｏ→２ＨＣｌ＋２ＨＦ＋ＣＯ₂ （式２）２ＨＣｌ＋Ｃａ(ＯＨ)₂→ＣａＣｌ₂＋２Ｈ₂Ｏ２ＨＦ＋Ｃａ(ＯＨ)₂→ＣａＦ₂ ＋２Ｈ₂Ｏ

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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３の
全体構成図参照）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６
１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。

【００４１】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。

【００４２】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
ることによって処理液としてスラリーを含むアルカリ液
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６２ａが設けられており、処理
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６３によって固液分離されるよう
になっている。

【００４３】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８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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】また、制御装置６１は、圧力スイッチ２
３、３３、熱電対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水蒸気発生器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。

【００４８】次に、図８に示され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、
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、水蒸気発生
器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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】次に、点火トランス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２
６から水を吸引し、これを水蒸気発生器１８に通して生
成した水蒸気を放電管５に供給する。

【００５４】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
合物の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。

【００５５】また、この水蒸気は、水蒸気発生器１８内
に充填された抵抗体３５によって、水蒸気管３４ｂ内を
円滑に流通することができず、水蒸気発生器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、上流側の流量変動を効果的に抑制することができ
る。ここで、水蒸気管３４ｂの出口側には絞り手段９０
が設けられているため、水蒸気管３４ｂ内の圧力が上昇
する。圧力が上昇すると、図７に示すように圧力変動Δ
Ｐに対する沸点変動がΔＴ１→ΔＴ２で示したように少
なくなり、水蒸気発生の安定性が向上して脈動等の発生
を防止することができる。また、水蒸気管３４ｂの内周
壁面８９は粗面加工が施されているため、伝熱性能が向
上する。したがって、沸騰が阻害されず、図６(a)に示
すように沸騰域Ａが入口側に位置した状態のままあまり
変動しない。図６(b)のように沸騰域Ｂが出口付近に位
置していると、十分な過熱領域（符号Ｌ２で示した）を
得ることができず、蒸気にミストが混入して吐出されて
しまう。本例では、符号Ｌ１で示したように沸騰域から
出口までの間での過熱領域を十分にとることができるた
め、水蒸気が十分に過熱されてミストの流出等が防止さ
れる。

【００５６】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。

【００５７】また、被分解ガス管３４ａ、水蒸気管３４
ｂを通過したフロンガスと水蒸気は、絞り手段９０を通
過することで加速されると共に均一に混合された後、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。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】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で処理液
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に移した処理液を攪拌器６２ａ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。

【００６４】以上のように、本実施形態においては、水
蒸気発生器１８において安定して水蒸気を生成すること
ができるため、安定してフロンガスの分解を行うことが
でき、また、放電管５の破損等を防止することができ
る。

【００６５】次に、本発明の第２実施形態について説明
する。なお、上記第１実施形態と同一の構成については
同一の符号を用いてその説明を省略する。また、水蒸気
発生装置以外の作用効果については上記第１実施形態と
同様であるので説明を省略する。図９に示したものは本
実施形態に係る水蒸気発生器９５である。水蒸気発生器
９５内には、並行して設けられた混合気管９６ａおよび
水蒸気管９６ｂによって流路９７が形成されている。水
蒸気管９６ｂの終端には空間９８が形成され、さらに、
該空間９８にフロンガスが供給される有機ハロゲン化合
物供給口９９が開口している。有機ハロゲン化合物供給
口９９からはフロンガスのほか、アルゴンガス、および
エアが導入される。このように構成されていることによ
り、流路９７は水蒸気発生器９５の一側（図面左側）か
ら他側に延びるとともに、該他側において折り返して前
記一側に延びる形状となっている。さらに、混合気管９
６ａおよび水蒸気管９６ｂに並行してヒータ８８が設け
られている。水蒸気管９６ｂ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
る側の水蒸気管９６ｂには、該水蒸気管９６ｂ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。

【００６６】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。

【００６７】また、水蒸気管９６ｂの内壁面１００に
は、内壁にネジを切る、またはブラッシング等の方法に
より粗面加工が施されている。

【００６８】さて、上記の水蒸気発生器９５において
は、フロン分解工程において貯水タンク２６から水が供
給され、水蒸気が生成される。具体的には、水蒸気管９
６ｂに水が供給され、ヒータ８８によって加熱されるこ
とにより水蒸気となる。この水蒸気は、水蒸気管９６ｂ
に充填された抵抗体３５によって、水蒸気管９６ｂ内を
円滑に流通することができず、水蒸気発生器９５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、上流側の流量変動を効果的に抑制することができ
る。また、水蒸気管９６ｂの内周壁面１００は粗面加工
が施されているため、伝熱性能が向上して沸騰が阻害さ
れない。水蒸気管９６ｂ内の水蒸気は空間９８に流入
し、有機ハロゲン化合物供給口９９から供給されたフロ
ンガス等と混合した混合気となり混合気管９６ａに流入
する。混合気管９６ａで、さらに混合気がヒータ８８に
よって加熱された後、水蒸気発生器９５から吐出され
る。すなわち、水蒸気管９６ｂを通過する際に加熱され
ることに加え、混合気管９６ａを通過する際にも加熱さ
れることにより、十分な過熱を得て吐出される。したが
って、ミストがプラズマの放電管に流入することが防止
される。以上のように、本実施形態の有機ハロゲン化合
物分解装置においては、脈動やミストがプラズマの放電
管に流れ込むことにより引き起こされる分解の不安定
さ、放電管の破損等を防止することができる。さらに、
流路９７を通過する過程で水蒸気にフロンガスが混合さ
れるため、混合気管９６ａがいわば絞り手段の作用を有
し、流路９７内部の圧力が高まることにより、上記第１
の実施形態で示したような圧力変動の抑制効果を得るこ
とができる。また、水蒸気管９６ｂからミストが吐出さ
れても、空間９８内でミストがとどまるため、下流側の
混合気管９６ａにはミストが流入しにくく、これによっ
てもミスト吐出防止効果を得ることができる。さらに、
上記第１の実施形態として示した水蒸気発生器１８と、
第２の実施形態として示した水蒸気発生器９５とは、流
体の流動方向を異ならせることにより同じ構造の部材を
用いることが可能である。

【００６９】なお、上記第１の実施形態において絞り手
段９０を設けたが、例えば下流の配管径が小さいために
流路内の圧力が高ければ、必ずしも絞り手段９０を設け
る必要はない。また、上記第２の実施形態の混合気吐出
側に絞り手段を設けてもよい。さらにまた第２の実施形
態において混合気管９６ａにも粗面加工または抵抗体を
設けてもよい。

【００７０】

【発明の効果】以上のように、本発明においては以下の
効果を得ることができる。この発明においては、流路に
並んでヒータが設けられているため、水の流過過程で水
がヒータによって加熱され、水蒸気となって吐出する
（請求項１）。また、請求項２に記載の発明によれば、
水（水蒸気）とともに有機ハロゲン化合物も加熱された
後に合流し、混合気となって排出される。このため、水
蒸気が低温の有機ハロゲン化合物に冷却されてミストが
発生してしまうことが防止される。請求項３に記載の発
明によれば、水（水蒸気）は、水蒸気発生器を往復して
水蒸気管と混合気管とを流動することで、十分に加熱さ
れ、プラズマ放電管にミストが流入することが防止され
る。また、途中で有機ハロゲン化合物を混合させること
により、水蒸気が低温の有機ハロゲン化合物によって冷
却されてミストが発生してしまうことが防止される。ま
た流量が増加することで圧力が増加し、絞り手段を設け
たことと同様の作用が得られ、圧力変動が小さくなり、
安定した有機ハロゲン化合物の分解を行うことができ
る。請求項４に記載の発明によれば、絞り手段によって
水蒸気管内の圧力が上昇するため、圧力変動に対する沸
点変動が少なくなる。このため、水蒸気発生の安定性が
向上する。また、有機ハロゲン化合物が水蒸気と共に絞
り手段を通過する。このため、絞り手段出口側で水蒸気
と有機ハロゲン化合物とが高速流となって均一に混合す
るため、安定した有機ハロゲン化合物の分解を行うこと
ができる。請求項５に記載の発明によれば、水蒸気管の
内壁面には、粗面加工が施されているから、伝熱性能が
向上し、水蒸気を十分に過熱することができて、水蒸気
発生の安定性を向上させることができる。

【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の分解装置
の一実施形態を示すシステム系統図である。

【図２】同分解装置の放電管及び反応管の部分を示す
断面図である。

【図３】同分解装置の全体構成を示す斜視図である。

【図４】同分解装置に設けられた水蒸気発生器の構成
を示した断面図である。

【図５】同水蒸気発生器の一部を破断した斜視図であ
る。

【図６】同水蒸気発生器における蒸気発生状態を示し
た図であり、(a)は本実施形態に係る水蒸気発生器であ
り、(b)は従来の水蒸気発生器である。

【図７】圧力と沸点との関係を示したグラフである。

【図８】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９】本発明の第２の実施形態として示した有機ハ
ロゲン化合物分解装置に用いられる水蒸気発生器の構成
を示した断面図である。

【符号の説明】

１８水蒸気発生器３４ａ被分解ガス管（流路）３４ｂ水蒸気管（流路）８７流路９０絞り手段９５水蒸気発生器９６ａ水蒸気管９６ｂ混合気管９７流路９９有機ハロゲン化合物供給口

───────────────────────────────────────────────────── 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） // Ｆ２２Ｂ 1/28 Ｆ２２Ｂ 1/28 Ｚ (72)発明者佐藤仁宣愛知県西春日井郡西枇杷島町旭町３丁目１番地三菱重工業株式会社冷熱事業本部内 (72)発明者松本創一郎愛知県西春日井郡西枇杷島町旭町３丁目１番地三菱重工業株式会社冷熱事業本部内Ｆターム(参考） 4G075 AA03 AA37 AA42 AA61 BA01 BA05 BB02 BB05 BD12 BD27 CA02 CA15 CA25 CA47 CA57 DA01 DA05 EA06 EB01 EB41 EC01 EC11 ED02 FA20 FB04 4H006 AA04 AC13 AC26 BE60 EA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水蒸気発生器を備え、該水蒸気発生器に
おいて生成された水蒸気が有機ハロゲン化合物と反応し
て該有機ハロゲン化合物が分解される有機ハロゲン化合
物分解装置において、前記水蒸気発生器の一側から他側に延びるとともに、該
他側において折り返して前記一側に延びる形状の流路が
形成され、さらに、該流路に並んでヒータが設けられて
いることを特徴とする有機ハロゲン化合物分解装置。
【請求項２】請求項１に記載の有機ハロゲン化合物分
解装置において、前記流路は、前記水蒸気発生器の前記一側から他側に水
が流動されるとともに該過程において該水が気化される
水蒸気管と、前記水蒸気発生器の一側から他側に有機ハ
ロゲン化合物が流動される被分解ガス管とにより構成さ
れ、これら水蒸気管と被分解ガス管とが前記水蒸気発生
器の前記他側において合流され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３】請求項１に記載の有機ハロゲン化合物分
解装置において、前記水蒸気発生器の前記他側には、前記流路の中間部に
有機ハロゲン化合物が供給される有機ハロゲン化合物供
給口が設けられ、前記流路は、前記水蒸気発生器の前記一側から他側に水
が流動されるとともにこの過程において該水が気化され
る水蒸気管と、前記水蒸気発生器の前記他側から一側に
前記水蒸気と前記有機ハロゲン化合物との混合気が流動
される混合気管とにより構成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４】請求項２または３に記載の有機ハロゲン
化合物分解装置において、前記水蒸気発生器には、前記水蒸気と前記有機ハロゲン
化合物との混合気を絞って排出する絞り手段が設けられ
ていることを特徴とする有機ハロゲン化合物分解装置。
【請求項５】請求項２から４いずれかに記載の有機ハ
ロゲン化合物の分解装置において、前記水蒸気管の内壁面には、粗面加工が施されているこ
とを特徴とする有機ハロゲン化合物の分解装置。