(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性物質で形成された管と、管の一端に設けられプラズマガスを管内に供給するためのガスリングと、管の外側に配置された高周波誘導コイルとを備え、管内でガスリングの底面の下方に高周波誘導熱プラズマを発生させるようにした高周波誘導熱プラズマ装置において、ガスリングの先端部分に耐腐食性で熱良導体の物質で形成されたキャップを高周波誘導熱プラズマから見たガスリングの底面全体を覆うように捩子止めし、該キャップ内に冷却媒体を供給するように構成したことを特徴とする高周波誘導熱プラズマ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、管内に適宜な圧力のガスを供給し、管の外側に配置した誘導コイルに高周波を供給することにより管内にプラズマを発生させるようにした高周波誘導熱プラズマ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、例えば特開平３−９０１７２号に開示されている高周波誘導プラズマ装置を用いたフロンなどの有機ハロゲン化合物の分解処理装置を示しており、誘導プラズマトーチ１は、石英等の絶縁性物質で形成された円筒状の管２、ガスリング３および管２の周囲に巻回された誘導コイル４等によって構成されている。ガスリング３には、リング状の溝５が穿たれており、その溝５の外側にはリング状のプレート６が溶接される。リング状のプレート６には、多数の微小孔７が穿たれており、又、溝５は、ガスリング３内部に穿たれた孔８の一端が接続されている。孔８の他端は、ガスリング３の上部において、管９に接続されている。
【０００３】
管９は、途中で分岐しており、一方は第１の容器１１０内部に、他方は、第２の容器１１１内部に導入されている。第１の容器１１０内には、分解されるべきフロン１１３の如き液状の有機ハロゲン化合物１１２が入れられている。第１の容器１１０内の有機ハロゲン化合物の中には、キャリアガス供給管１１３の一端が挿入されている。キャリアガス供給管１１３の他端は、フローコントローラ１１４を介して、アルゴンガス源１１５に接続されている。第２の容器１１１内には、水１１６が入れられており、この水１１６の中には、キャリアガス供給管１１７の一端が挿入されている。キャリアガス供給管１１７の他端は、フローコントローラ１１８を介してアルゴンガス源１１５に接続されている。
【０００４】
管９の途中には、切換バブル１１９が設けられている。切換バルブ１１９は、第１の容器１１０と第２の容器１１１からのガスと、アルゴンガス源１４からのガスとを切換えてガスリング３に穿たれた孔８に導くようにしている。アルゴンガス源１４からのガス流量は、フローコントローラ１２１によって制御される。
【０００５】
プラズマトーチ１を構成する円筒状の管２の下部には開口１２２が設けられており、この開口１２２には排気管１２３が接続されている。排気管１２３は、排気されるガスの中に含まれている粉末物質をトラップするサイクロン１２４に接続されている。サイクロン１２４を通過した排気ガスは、管１２５に導かれるが、管１２５は、内部にアルカリ性水溶液、例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）１６が入れられた容器１７内に導入されている。容器１７の上部には、内部気体の排出管１２８が設けられており、この排出管１２８は、内部にアルカリ性固体、例えば、酸化カルシウム（ＣａＯ）１２９が入れられた容器１３０の下部につながれている。容器１３０の上部には、内部の酸化カルシウム１２９の間を通過した気体の排出管１３１が設けられている。
【０００６】
このように構成された装置の動作を説明すれば以下の通りである。装置の初期状態においては、管９の途中に設けられた切換バルブ１１９を操作し、アルゴンガス源１４からのアルゴンガスがガスリング３の孔８を介して溝５内に供給されるようにする。溝５へのアルゴンガスの供給により、アルゴンガスは、プレート６に設けられた多数の微小孔７から円筒状の管２内部に噴出される。この状態で、誘導コイル４に高周波を供給し図示外の点火機構により、プラズマＰを着火する。
【０００７】
その後、切換バルブ１１９を切換え、アルゴンガス源１４からのアルゴンガスに代え、第１の容器１１０と第２の容器１１１からのガスがガスリング３の孔８を介して溝５内に供給されるようにする。第１の容器１１０においては、内部の有機ハロゲン化合物溶液１１２中に、アルゴンガス源１１５に接続されているキャリアガス供給管１１３が挿入されており、有機ハロゲン化合物１１２内に開放された管１１３の端部から、フローコントローラ１１４によって適宜な流量にされたアルゴンガスが噴出される。この結果、有機ハロゲン化合物は、アルゴンガスのバブリングにより、蒸気となってガスの中に含まされ、第１の容器１１０内から管９の中に排出される。また、第２の容器１１１においては、内部の水１１６の中にアルゴンガス源１１５に接続されているキャリアガス供給管１１７が挿入されており、水１１６の中に開放された管１１７の端部から、フローコントローラ１１８によって適宜な流量にされたアルゴンガスが噴出される。この結果、水は、アルゴンガスのバブリングにより、蒸気となってガスの中に含まされ、第１の容器１１１内から管９の中に排出される。
【０００８】
管９の途中の分岐部Ｊで有機ハロゲン化合物の蒸気を含んだアルゴンガスと、水蒸気を含んだアルゴンガスは混合され、混合ガスは、ガスリング３の孔８を介して溝５中に導入される。混合ガスは、溝５から、プレート６に設けられた多数の微小孔７を通って管２内に噴き出され、プラズマフレームＰ中に導入される。このとき、プラズマの温度は１万度〜１万５千度になっており、プラズマフレームＰ中に導入された有機ハロゲン化合物及び水は、高温により高い効率で分解して下記に示す化学反応をする。
【０００９】
有機ハロゲン化合物としてトリクロロフルオロメタン（フロン−１１…ＣＣｌ３  Ｆ）をプラズマ中で分解させた場合、水との間で、次の反応が生じる。
ＣＣｌ３  Ｆ＋２Ｈ２  Ｏ＝ＣＯ２  ＋３ＨＣｌ＋ＨＦ
分解された分子を含む排出ガスは、管２の底部の開口１２２から排出管１２３を通って、サイクロン１２４内に導かれる。このとき、フロン−１１に比べて水が少ないと過剰の炭素を生じるが、このサイクロン１２４内で、排出ガス中に含まれている炭素等の微粉末はトラップされる。サイクロン１２４を通ったガスは、管１２５から容器１７の内部の水酸化カリウム水溶液１６中に導入される。この溶液１６中に排出ガスを通すことによって、ＨＣｌ，ＨＦ等の酸を含む排出ガスは中和される。中和されたガスは、容器１２６の底部から排出管１２８を通って、容器１３０内部に導入され、容器１３０内部の酸化カルシウム１２９によって脱水される。脱水されたガスは、安定な、環境に影響をほとんど与えない化合物であり、適宜大気中に放出される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この様な高周波誘導熱プラズマ装置では、ガスリング３の先端が高温のプラズマに接していることから、先端部が溶融しないにように冷却するため、ガスリング内部に冷却媒体の循環路を設けることが特開平３−８９４９９号に提案されている。冷却媒体の循環路は、通常、ガスリング先端部において構成要素を溶接して形成される。しかしながら、この構造でプラズマを発生させ、フロンを供給して分解させると、高温の腐食性ガスが発生し、この腐食性ガスにより溶接部分が腐食し、この部分に穴が開いて冷却媒体がプラズマ中に流れ込みプラズマを消してしまう問題を発生させる。
【００１１】
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、その目的は、腐食性ガスによるガスリング先端部の腐食を防止することができる高周波誘導熱プラズマ装置を実現するにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に基づく高周波誘導熱プラズマ装置は、絶縁性物質で形成された管と、管の一端に設けられプラズマガスを管内に供給するためのガスリングと、管の外側に配置された高周波誘導コイルとを備え、管内でガスリングの底面の下方に高周波誘導熱プラズマを発生させるようにした高周波誘導熱プラズマ装置において、ガスリングの先端部分に耐腐食性で熱良導体の物質で形成されたキャップを高周波誘導熱プラズマから見たガスリングの底面全体を覆うように捩子止めし、該キャップ内に冷却媒体を供給するように構成したことを特徴としている。
【００１３】
【作用】
本発明に基づく高周波誘導熱プラズマ装置は、ガスリングの先端部分に耐腐食性で熱良導体の物質で形成されたキャップを高周波誘導熱プラズマから見たガスリングの底面全体を覆うように捩子止めし、該キャップ内に冷却媒体を供給する。
【００１４】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。図２は、本発明に基づく高周波誘導熱プラズマ装置を示しており、図１に示した従来の装置と同一ないしは類似要素には同一番号が付されている。この図２において、３０はガスリング３の先端部に設けられたキャップであり、キャップ３０は耐腐食性で誘電率が低い熱良導体材料、例えば金（Ａｕ）やジルコニウム（Ｚｒ）や窒化珪素などで形成されている。またキャップ３０は薄肉構造となっており、その内側の一部Ｓにはネジが切られており、ガスリングのベース部材３１に対してネジ止めされている。キャップ３０とベース部材３１との間は冷却媒体の通路３２となり、通路３２には入口通路３３から冷却媒体が供給され、出口通路３４から媒体が排出される構造となっている。なお、Ｏはオーリングシールである。このような構成の動作を次に説明する。
【００１５】
ガスリング３部分の組み立ては、ベース部材３１に対してキャップ３０を捩じ込むことによって行われる。その後、入口通路３３，通路３２，出口通路３４に冷却媒体を流すと共に、図２では図示していないが、ベース部材３１に設けられた孔を介してリング状の通路Ｂにプラズマガスを流し、誘導コイル４に高周波電力を供給すれば、管２内に高周波誘導プラズマを形成することができる。
【００１６】
さらに、通路Ｂを介して管２内に水蒸気と分解すべきフロンを供給すれば、フロンを分解することができる。この結果、キャップ３０部分は高温のプラズマに晒され、また、管２内に発生した腐食性ガスにも晒されることになる。しかしながら、キャップ３０は冷却媒体によって冷却され、さらに、腐食性ガスによって腐食される溶接部分もないため、長期間使用しても溶融されたり腐食により穴が開いたりすることはない。なお、入口通路３３から通路３２に供給される冷却媒体として、水蒸気やフロンが凝縮しない温度の熱媒体油が使用される。この熱媒体油はプラズマに対してはキャップ３０を冷却する効果があり、ベース部材３１中の孔を介して通路Ｂから管２内に供給される水蒸気に対しては凝縮を防ぐための加熱の役割を有している。
【００１７】
以上本発明の実施例を説明したが、本発明はこの実施例に限定されない。例えば、キャップの材料として金やジルコニウムを用いたが、銅などの熱良導体の表面にジルコニア，白金，金，窒化珪素，ハステロイなどの膜を蒸着した材料あるいは給水率が零の溶射した材料（セラミックスなど）を用いても良い。また、有機ハロゲン化合物の分解用のプラズマ装置について説明したが、他の用途のためのプラズマ装置にも本発明を適用することができる。
【００１８】
又、冷却媒体としては、熱媒体油に限らず、例えば、加熱した水なども使用できる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に基づく高周波誘導熱プラズマ装置は、ガスリングの先端部分に耐腐食性で熱良導体の物質で形成されたキャップを高周波誘導熱プラズマから見たガスリングの底面全体を覆うように捩子止めし、該キャップ内に冷却媒体を供給するように構成したので、ガスリング先端部を高温のプラズマから守ることができると共に、プラズマにより腐食性ガスが発生したとしても、溶接部分がないために腐食される部分がなくなり、長寿命の装置を提供することができる。さらに、先端部が仮に腐蝕された場合でも、容易に先端部のみを交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の高周波誘導熱プラズマ装置を用いた有機ハロゲン化合物の分解システムを示す図である。
【図２】本発明に基づく高周波誘導熱プラズマ装置の一実施例におけるガスリング部分の一部詳細を示す図である。
【符号の説明】
２  セラミック管
３  ガスリング
４  誘導コイル
５  チャンバー
１１  水蒸気ボイラー
１３  フロン容器
１５  ガスボンベ
３０  キャップ
３１  ベース部材
３２  冷却媒体通路
３３  入口通路
３４  出口通路
【図１】
0003626961.tif 000002
【図２】
0003626961.tif 000003