(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応ガスとして供給する窒素又はアルゴンをマイクロ波により電離することによって非平衡プラズマ化させ、プラズマ反応部内において有機廃液と反応させることによりこれを分解処理する分解処理装置において、前記プラズマ反応部内に設置され、当該プラズマ反応部内に有機廃液を噴霧させる流通路を有し、噴霧した有機廃液を前記プラズマ反応部内で滞留させる試料台と、分解された有機廃液の生成物のうち可燃ガスを回収し、これを発電に利用するガス回収装置を備えて構成したことを特徴とする有機廃液の処理装置。
【請求項２】
マイクロ波をプラズマ反応部内に照射し、反応ガスとして供給される窒素又はアルゴンを電離して非平衡プラズマ化させた状態で有機廃液と反応させ、これを分解処理する方法において、前記プラズマ反応部内に有機廃液を噴霧した後、試料台上に滞留させた状態で有機廃液を分解処理するとともに、分解された有機廃液の生成物のうち可燃ガスを回収し、これを発電に利用することを特徴とする有機廃液の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非平衡プラズマによる有機廃液の分解処理に係り、分解の生成物に二酸化炭素を含むことのない有機廃液の処理装置および処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
変圧器等に使用される絶縁油を処分する場合、絶縁油に含まれるＰＣＢを無害化する必要がある。該ＰＣＢは、優れた電気特性および難燃性を備えており、絶縁油には好適であったが、その毒性および蓄積性から持続性のある環境破壊物質として、人体や環境に悪影響を及ぼす危険性があるため、今日では、国がその使用を禁止している。
【０００３】
前記ＰＣＢは有機ハロゲン化合物であり、有機ハロゲン化合物の分解方法としては、下記特許文献に記す発明が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１７６２７４号公報
【０００５】
前記特許文献１記載の発明は、高周波熱プラズマを利用して有機ハロゲン化合物を分解することができ、分解後に生成される塩酸、ふっ酸、二酸化炭素を冷却管内の水に吸収させることにより生成される塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）と水は外部へ排出され、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）はフロンの原料として採取される。また、冷却管内に貯められた水に吸収されなかった二酸化炭素は活性炭に吸着され、外部へ排気される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
然るに、地球温暖化防止をめざす「京都議定書」で日本に課せられた二酸化炭素(ＣＯ2）削減目標を達成するため、排出量の八割を占める企業等には、その社会的責任を果たすことが求められている。
【０００７】
この点に鑑みて、上記特許文献１記載の有機ハロゲン化合物の分解方法をみてみるに、上記分解方法においては、有機ハロゲン化合物を分解後に生成される二酸化炭素は外部に排出されてしまうため、好ましくない。
【０００８】
そこで、本発明は、斯かる問題点を解決すべく、ＰＣＢを含有した絶縁油等の有機廃液を分解した際、生成物の殆どが可燃ガスとなるようにし、上記二酸化炭素の生成を確実に阻止することで、環境保全を達成することのできる有機廃液の処理装置および処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の発明は、反応ガスとして供給する窒素又はアルゴンをマイクロ波により電離することによって非平衡プラズマ化させ、プラズマ反応部内において有機廃液と反応させることによりこれを分解処理する分解処理装置において、前記プラズマ反応部内に設置され、当該プラズマ反応部内に有機廃液を噴霧させる流通路を有し、噴霧した有機廃液を前記プラズマ反応部内で滞留させる試料台と、分解された有機廃液の生成物のうち可燃ガスを回収し、これを発電に利用するガス回収装置を備えて構成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、マイクロ波をプラズマ反応部内に照射し、反応ガスとして供給される窒素又はアルゴンを電離して非平衡プラズマ化させた状態で有機廃液と反応させ、これを分解処理する方法であって、前記プラズマ反応部内に有機廃液を噴霧した後、試料台上に滞留させた状態で有機廃液を分解処理するとともに、分解した有機廃液の生成物のうち可燃ガスを回収し、これを発電に利用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の発明によれば、プラズマ反応部内の試料台上に有機廃液を噴霧させる構造であるので、有機廃液を装置の下方からプラズマ反応部内に供給することができ、装置構成の幅が広がる。また、噴霧した有機廃液は試料台上に滞留させることができるので、試料台上で長時間プラズマと反応させることが可能となり、有機廃液の分解率を向上することができる。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、有機廃液の分解処理によって生成される可燃ガスを回収して発電に利用することができるので、分解生成物の有効活用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る有機廃液の処理装置の全体構成図である。
【図２】前記有機廃液処理装置のプラズマ反応部を拡大して示す要部拡大縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図１および図２を用いて説明する。図１は本発明に係る有機廃液の処理装置の構成を示すものである。図１に示すように、本発明の有機廃液の廃液処理装置Ａは、マイクロ波発生装置１と、マイクロ波導波管２、廃液供給部３、反応ガス供給部４、プラズマ反応管５と、真空ポンプ６、および、有機廃液を分解処理した後に発生する生成物を捕集する捕集部７によって概略構成されている。
【００２１】
前記マイクロ波導波管２には、マイクロ波発生装置１から発振されたマイクロ波が反射して当該発生装置１内に入ることを防止するために、反射したマイクロ波を吸収するアイソレータ８と、マイクロ波の強さを調べるパワーモニタ９、および、マイクロ波を共振させ、プラズマの発生位置に焦点を合わせるスタブチューナ１０が備えられている。１１は、真空ポンプ６によって気圧調整されるプラズマ反応管５内の気圧を測定する圧力計である。
【００２２】
前記捕集部７は、有機廃液を分解した結果、生成される生成物のうち、水を冷却して捕集するコールドトラップ１２と、発生ガスを回収するガス回収装置１３によって構成されている。
【００２３】
１４はプラズマの発生状況を目視するための観察窓であり、図２に示すプラズマ反応部Ｘの状況を確認するものである。プラズマ反応部Ｘは、マイクロ波導波管２に対し垂直方向に設置され、その下方に前記廃液供給部３と反応ガス供給部４が接続され、また、その側方には、前記真空ポンプ６と捕集部７が接続されている。
【００２４】
次に、マイクロ波導波管２とプラズマ反応管５の接続位置の構造について説明する。マイクロ波導波管２には、その端部近傍の側面にマイクロ波通過孔１６が開口しており、該通過孔１６にプラズマ反応管５が取り付けられる。
【００２５】
前記通過孔１６には、石英ガラス等、例えば、中空円盤形状の透過性のある部材（以下、透過部材という）１７が具備され、かつ、透過部材１７の中空部１７a
には、これに挿通する反射部材１８aを備えた閉塞部材１８が透過部材１７の下面にその上面を止着することにより、前記マイクロ波透過孔１６を閉塞して、マイクロ波導波管２とプラズマ反応管５の間を気密に密封している。
【００２６】
前記反射部材１８aは、例えば、アルミニウム等の金属材料からなる平板によって構成し、マイクロ波導波管２を通過してきたマイクロ波が当該反射部材１８a
に反射した後、透過部材１７を通過して、プラズマ反応管５内に侵入するように構成されている。
【００２７】
前記プラズマ反応管５内には、廃液供給部３から投入した有機廃液をプラズマの発生位置に長時間滞留させるための試料台１５が設置されている。
【００２８】
以上のように構成することにより、プラズマ反応部Ｘと透過部材１７間の距離を一定距離（図２のｈ）離して構成することが可能となる。
【００２９】
つづいて、本発明の有機廃液の処理装置Ａによる有機廃液の処理方法について詳細に説明する。本発明の廃液処理装置Ａは、使用済み油や有機溶剤、ＰＣＢを含有した絶縁油等の有機廃液を分解処理するものである。
【００３０】
本実施例では、有機廃液として変圧器に用いられている電気絶縁油を使用する。当該電気絶縁油は、炭素および水素からなる純粋な炭化水素である。
【００３１】
上記絶縁油を分解処理する場合は、まず、図１に示す反応ガス供給部４から反応ガスとして窒素またはアルゴンを供給する（例えば、３Ｌ／ｍｉｎ）。供給した窒素またはアルゴンは、図２に示す試料台１５の中央部に形成した流通路１５ａを通過してプラズマ反応管５内に流入する。
【００３２】
次に、真空ポンプ６および圧力計１１を用いて、プラズマ反応管５内を所定圧力（例えば、１.５ｋＰａ）に減圧・固定し、この状態でマイクロ波発生装置１によって生成したマイクロ波を所定の出力（６７０Ｗ等）で発振する。
【００３３】
マイクロ波発生装置１から出力されたマイクロ波は、マイクロ波導波管２からアイソレータ８を介してパワーモニタ９に伝播し、該パワーモニタ９により入射電力が検出される。また、アイソレータ８は反射したマイクロ波を吸収することによって、マイクロ波発生装置１を保護し、反射したマイクロ波は、その電力がパワーモニタ９によって検出される。
【００３４】
前記マイクロ波導波管２内を通過したマイクロ波は、スタブチューナ１０によって共振された後、図２に示す反射部材１８ａで反射する。当該反射部材１８ａで反射したマイクロ波は、透過部材１７を通過して、プラズマ反応管５内に侵入する。
【００３５】
プラズマ反応管５内に侵入したマイクロ波は、当該反応管５内で反射して試料台１５上のプラズマ反応部Ｘに焦点が合わされて入射する。
【００３６】
このとき、プラズマ反応管５内には、図１に示す反応ガス供給部４より反応ガスとして窒素またはアルゴンが供給されているので、供給された窒素またはアルゴンは入射したマイクロ波によって電離してプラズマ化される。
【００３７】
なお、このとき発生するプラズマは、プラズマ反応管５内が前述した如く一定圧に減圧（例えば、１.５ｋＰａ）されているので、グロー放電によって生じる。グロー放電は、コロナ放電と比較してより広範囲で安定した放電であり、また、アーク放電と比較して低エネルギーで生じさせることができる利点を有する。
【００３８】
プラズマ反応部Ｘにグロー放電プラズマを発生させたら、処理対象である有機廃液を廃油供給部３から投入する（例えば、２１.２ｍｇ／ｓ）。投入した有機廃液は、図２に示す試料台１５の流通路１５ａを通過して、プラズマ反応部Ｘに噴霧される。噴霧された有機廃液は、その後、試料台１５上に滞留する。
【００３９】
このとき、プラズマ反応部Ｘにはグロー放電プラズマが生じているので、試料台１５上に滞留した有機廃液は、当該プラズマによって分解される。ここで、投入した有機廃液（電気絶縁油）は、炭素および水素からなる純粋な炭化水素であるので、該有機廃液は水と炭素（煤）およびガスに分解される。
【００４０】
このとき、有機廃液は、試料台１５上に滞留した状態で分解処理できるので、長時間プラズマ中に留まることができ、有機廃液のプラズマによる分解率を向上させることができる。
【００４１】
そして、分解により生じた煤（炭素）は、透過部材１７がプラズマ反応部Ｘから一定距離隔てて配置されているので、該透過部材１７に付着することはなく、マイクロ波の透過部材１７による通過不良が生じることはなく、プラズマの生成に支障をきたすことを確実に防止することができる。
【００４２】
なお、有機廃液の分解処理によって発生した炭素（煤）は、プラズマ反応管５内を下降し、試料台１５の脚部付近に堆積するので、利用者はプラズマ反応管５の側面に設置された開閉可能な窓部１９を利用して、定期的に堆積した煤を外部へ排除すればよい。
【００４３】
絶縁油の分解により生じた水も同様にプラズマ反応管５内を下降するが、水はプラズマ反応管５の下部側面に形成した排出孔２０から排出され、図１に示すコールドトラップ１２による冷却過程を通じて捕集される。
【００４４】
一方、生成されたガスは、水素その他低分子炭化水素からなる可燃ガスであるため、ガス回収装置１３にてこれを回収することにより、燃料電池等の発電に利用することができる。
【００４５】
つまり、本発明の有機廃液の処理装置Ａによれば、有機廃液として投入した電気絶縁油を非平衡プラズマを利用して分解処理することにより、二酸化炭素を発生させることなく、分解処理することが可能となる。
【００４６】
その結果、二酸化炭素の排出量削減に貢献することができ、地球温暖化等、環境保全に好適な廃液の処理装置を提供することが可能となる。
【００４７】
以上説明したように、本発明の有機廃液の処理装置Ａは、電気絶縁油等の有機廃液を二酸化炭素を発生させることなく分解処理することができ、環境保全に適した廃液の処理装置および処理方法を提供することができる。
【００４８】
また、本発明によれば、有機廃液を分解処理して生成される可燃ガスを回収することにより、回収したガスを発電等に再利用することができる。
【００４９】
さらに、本発明によれば、非平衡プラズマを用いて有機廃液を分解処理するので、熱平衡プラズマと比較して少ないエネルギーでプラズマを生成して有機廃液の分解処理を実現することができる。
【００５０】
そのうえ、本発明によれば、グロー放電プラズマによって有機廃液の分解を行うのでコロナ放電プラズマの場合と比較してより安定した放電が実現でき、分解率の向上を図ることができる。また、アーク放電と比較しても低エネルギーでの分解処理が可能である。
【００５１】
しかも、本発明によれば、試料台上に有機廃液を滞留させることにより、非平衡プラズマ中に有機廃液を長時間留まらせることが可能となるので、有機廃液の分解率をより一層、向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
マイクロ波非平衡プラズマを用いて、有機廃液を少ないプラズマ生成エネルギーで分解処理でき、かつ、分解後の生成物に二酸化炭素を含まない環境保全に好適な廃液の処理装置および処理方法を提供するものである。
【符号の説明】
【００５３】
１  マイクロ波発生装置
２  マイクロ波導波管
３  廃液供給部
４  反応ガス供給部
５  プラズマ反応管
６  真空ポンプ
７  捕集部
８  アイソレータ
９  パワーモニタ
１０  スタブチューナ
１１  圧力計
１２  コールドトラップ
１３  ガス回収装置
１４  プラズマ観察窓
１５  試料台
１５ａ  流通路
１６  マイクロ波透過孔
１７  透過部材
１７ａ  中空部
１８  閉塞部材
１８ａ  反射部材
１９  窓部
２０  排出孔
Ａ  有機廃液の処理装置
Ｘ  プラズマ反応部
【図１】
0005506342.tif 000002
【図２】
0005506342.tif 000003