(57)【要約】【課題】アークプラズマによる有機ハロゲン化合物の分解処理において、フロンを分解処理する工程で窒素酸化物が高濃度で発生してしまい、フロンガスを無害化しても窒素酸化物が発生するのでは結果大気を汚染することになり、決して満足のいく分解処理が行われていなかった。【解決手段】フロンをアークプラズマで分解処理後の排ガスにオゾンを供給することにより、排ガス中のＮＯを酸化してＮＯ２とした後、アルカリの水溶液で除去し、大気を汚染することなくフロンを無害化することができる。【選択図】        図１
2006175302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陰極と銅製の陽極ノズルの電極間にプラズマガスを供給し、該プラズマガスを該陽極ノ
ズルから噴出してその噴出先方に形成された有機ハロゲン化合物の分解処理空間にプラズ
マアークを形成し、該プラズマアークに有機ハロゲン化合物を水とともに供給することに
よって分解処理する、プラズマによる有機ハロゲン化合物の分解処理方法において、分解
処理後の排ガスにオゾンを供給することにより、排ガス中のＮＯを酸化してＮＯ２とした
後、アルカリの水溶液で除去することを特徴とする、プラズマによる有機ハロゲン化合物
の分解処理装置の窒素酸化物除去装置。
【請求項２】
陰極と銅製の陽極ノズルの電極間にプラズマガスを供給し、該プラズマガスを該陽極ノ
ズルから噴出してその噴出先方に形成された有機ハロゲン化合物の分解処理空間にプラズ
マアークを形成し、該プラズマアークに有機ハロゲン化合物を水とともに供給することに
よって分解処理する、プラズマによる有機ハロゲン化合物の分解処理装置において、酸化
したＮＯ２をスクラバー方式で除去することを特徴とする、プラズマによる有機ハロゲン
化合物の分解処理装置の窒素酸化物除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマによる有機ハロゲン化合物の分解処理方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オゾン層は有害な紫外線を吸収することにより、生命を保護する大切な役割を果たして
いる。しかし、このオゾン層をクロロフルオロカーボン（フロン）等の化学物質が破壊す
ることが１９７０年代後半から問題視されるようになった。これらのほとんど分解されず
に成層圏に達し、そこで紫外線によってフロン等から解離した塩素原子がオゾンを破壊し
ている。また、強力な温室効果ガスでもあるため、これらを分解処理することが必要であ
る。これらの化学物質の分子内にフッ素、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
されている。これらの化合物は揮発性が高いため、未処理のまま、大気、土壌、水等の環
境に放出されやすい。従来の有機ハロゲン化合物（以下、フロンという）の処理技術とし
ては、廃棄物焼却炉のロータリーキルン法やセメントキルン法、フロンのみを分解処理す
るために開発された技術を用いる方法として、高温水蒸気分解法、プラズマ法等がある。
これらの技術については、モントリオール議定書締約国会合において承認されている。
【０００３】
プラズマ法では、プラズマアークに例えば処理すべきフロンとともに水（水蒸気）を送
り込んで反応させ、フッ化水素、塩化水素に分解処理する。そして、これら強酸性の腐食
性ガスを消石灰の水溶液（アルカリ水溶液）中に放出して中和、無害化し、塩化カルシウ
ムとフッ化カルシウムを生成し、ＣＯ２を大気に排出する。このように、プラズマ法によ
るフロンの無害化（分解処理）は、フロンを強酸性ガスとし、これを中和処理してしてＣ
Ｏ２を大気中に排出するというものである。
【０００４】
図２は、このようなプラズマ法を利用した従来のプラズマによる有機ハロゲン化合物の
分解処理装置１０の要部の概略構成縦断面図である。このものは、陰極（軸部）２１と銅
製の陽極ノズル３１の電極間に窒素などのプラズマガスを供給するように構成され、プラ
ズマガスをこの陽極ノズル３１から噴出してその噴出先方に形成された有機ハロゲン化合
物の分解処理空間１１０に、所定の電圧を印加すると、プラズマアークＰＬを形成するよ
うに構成されている。そして、プラズマアークＰＬが形成される分解処理空間１１０には、
処理すべきフロンとともに水蒸気を送り込むように貫通穴１１５、１１６が設けられ、そ
れぞれに配管（図示せず）が接続されている。
【０００５】
このような装置１０においては、陰極２１と、その下方に配置された銅製の陽極ノズル
３１との間でパイロットアークを発生させる。そして、陰極と陽極ノズルの電極間に窒素
などのプラズマガスを供給し、この陽極ノズル３１から下向きに噴出してその噴出先方の
有機ハロゲン化合物の分解処理空間１１０にプラズマアークＰＬを形成する。そして、こ
のようなプラズマアークＰＬにフロンとともに水蒸気を供給することによって分解処理す
るように構成されている。なお、図１に示したように、分解処理空間形成用ブロック１１
１の下には、消石灰を混合撹拌してなる水溶液（アルカリ水溶液）１２１を収容した水槽
１２２が設けられ、この中に垂下状に立て管１２５を配管し、その下端部を液中で開口し
ておく。こうして分解処理されて発生したガス（フッ化水素、塩化水素）をその水溶液中
に排出し、排気ダクト１３０からＣＯ２を大気に排出することで、上記したように中和、
無害化して処理するのである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記のようなアークプラズマ法によるフロンガスの分解処理装置１０では、
フロンを分解処理する工程において窒素酸化物が高濃度で発生するといった問題があった。
その原因は次のようである。すなわち、上記のようなプラズマによるフロンガスの処理装
置では、陰極と陽極ノズルの電極間に窒素などのプラズマガスを供給し、この陽極ノズル
３１から下向きに噴出してその噴出先方の有機ハロゲン化合物の分解処理空間１１０にプ
ラズマアークＰＬを形成する。そして、このプラズマアークＰＬにフロンとともにエアー
と水蒸気を供給することによって分解処理するように構成されている。しかし、プラズマ
アークＰＬにエアー及び水蒸気を供給するためにプラズマガスの窒素とエアー及び水蒸気
の酸素が高温下で反応し窒素酸化物が発生するためである。
【０００７】
このように、上記した従来のアークプラズマ法によるフロンガスの分解処理技術では、
高濃度で発生した窒素酸化物をブロアーで希釈し、排出をせざるを得ない。この結果、フ
ロンガスを無害化しても窒素酸化物が発生するのでは結果大気を汚染することになり、決
して満足のいく分解処理が行われていなかった。
【０００８】
本発明は、こうした問題点に鑑みてなされたもので、窒素酸化物を除去し、大気を汚染
することなく、フロンを分解できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、陰極と銅製の陽極ノズルの電極間
にプラズマガスを供給し、該プラズマガスを該陽極ノズルから噴出してその噴出先方に形
成された有機ハロゲン化合物の分解処理空間にプラズマアークを形成し、該プラズマアー
クに有機ハロゲン化合物を水とともに供給することによって分解処理する、プラズマによ
る有機ハロゲン化合物の分解処理方法において、分解処理後の排ガスにオゾンを供給する
ことにより、排ガス中のＮＯを酸化してＮＯ２とした後、アルカリの水溶液で除去するこ
とを特徴とする、プラズマによる有機ハロゲン化合物の分解処理装置の窒素酸化物除去装
置。
【００１０】
そして、請求項２記載に記載した本発明は、陰極と銅製の陽極ノズルの電極間にプラズ
マガスを供給し、該プラズマガスを該陽極ノズルから噴出してその噴出先方に形成された
有機ハロゲン化合物の分解処理空間にプラズマアークを形成し、該プラズマアークに有機
ハロゲン化合物を水とともに供給することによって分解処理する、プラズマによる有機ハ
ロゲン化合物の分解処理装置において、酸化したＮＯ２をスクラバー方式で除去すること
を特徴とする、プラズマによる有機ハロゲン化合物の分解処理装置の窒素酸化物除去装置。
【００１１】
本発明によれば、フロン分解後の排ガスにオゾンを供給し、アルカリの水溶液で反応さ
せることによって窒素酸化物が大気に放出されるのを防止される。つまり、仮に、この装
置を使用しない場合は、高濃度の窒素酸化物がブロアで希釈されて大気中に放出されるだ
けで、窒素酸化物の総量が減るわけではない。これに対し、本発明では、前記窒素酸化物
を除去するから、高濃度の窒素酸化物を低濃度にすることができ、大気中に放出される窒
素酸化物の総量を減らすことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、プラズマーアーク法による有機ハロゲン化合物の分解処理時において、
排ガス中の窒素酸化物を除去することができる。このため、大気中に放出する窒素酸化物
を低減し、フロンを無害化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
フロン分解処理後の排ガスにオゾンを供給することによって窒素酸化物を大気に放出す
る量を低減することを実現した。
【実施例１】
【００１４】
本発明の実施の例について図１〜図３を参照して詳細に説明する。図１は本発明のプラ
ズマによる有機ハロゲン化合物の分解処理装置及び窒素除去装置の構成図、図２は本発明
のプラズマによる有機ハロゲン化合物の分解処理装置のトーチ部の概略構成縦断面図、図
３はＮＯ２を除去するスクラバー方式の断面図。
【００１５】
図中、１１は本形態の分解処理装置の要部である。プラズマ発生部は、陰極に接続され
て上方が大径で下方が小径の円断面の軸状をなす垂下状の陰極軸部２１と、陽極に接続さ
れてノズル穴３０を備えた銅製の陽極ノズル３１とからなっている。陽極ノズル３１は、
横断面円形とされ、その上端寄り部位３２は陰極軸部２１の下端寄り部位の外径とほぼ同
一径の外径とされている。そして、陽極ノズル３１の上端面３５と、陰極軸部２１の下端
面２５とは微小な空隙を保持して対面状に配置されている。そして、陽極ノズル３１は、
そのノズル穴３０の軸線Ｇと陰極軸部２１とが同軸状に配置されている。また、陽極ノズ
ル３１のノズル穴３０は、その上端寄り部がストレート穴とされその内径Ｄ１が直径１．
５ｍｍとされ、ノズル穴３０の下端寄り部位がストレート穴の下端から下向きに外広がり
テーパーをなしている。なお、テーパー角度αは、１５度程度であり、ノズル穴３０の下
端部の最大内径（直径）Ｄ２が６ｍｍとされている。
【００１６】
このような陽極ノズル３１は、その外周部をリング板状の例えば真鍮製の陽極電極台４
１の中央の段付きの空穴４３に導通を保持して嵌合状とされて固定されている。なお陽極
電極台４１の中央の空穴は、その上部が円柱空穴状に拡径され、この拡径凹部４５には、
陽極ノズル３１の上端部位３２と陰極軸部２１の下端部を包囲するように、セラミック製
でリング状をなす電極包囲リング５１がはめ込まれている。なお、この電極包囲リング５
１は所定厚さに形成され、プラズマガスがノズル穴３０を旋回して通過するようにその外
周面と内周面とに旋回する向きに貫通する貫通穴５３を適数備えている。この貫通穴５３
は、後述するプラズマガス流路を介して電極間の空隙に旋回したプラズマガスを送りこみ、
陽極ノズル３１から下向きにプラズマアークＰＬを形成するためのものである。
【００１７】
そして、この陽極電極台４１の上には、陰極軸部２１を内挿状に保持してなる絶縁保持
部材６１が載置状に配置され、陽極電極台４１と陰極軸部２１との絶縁を保持している。
ただし、平面視、その中心寄り部位の下面側には、前記した電極包囲リング５１の外周面
及び上面を空間を保持して収容可能のリング状の凹部６３が形成されている。そして、そ
の凹部６３には電極包囲リング５１の外周面及び上面と連通するように、前記したプラズ
マガス流路６５が形成され、このプラズマガス流路６５からプラズマガスを陽極ノズル３
１に向けて供給するように構成されている。なお、図示しないが、絶縁保持部材６１の外
周面に開口するプラズマガス流路（用貫通孔）６７の開口部には、プラズマガスの供給用
の配管が接続されている。
【００１８】
陰極軸部２１の軸線Ｇ上には、下端面２５より１．６ｍｍのハフニウム２７が埋め込ま
れており、所定の電圧を印加することによって下端面２５のハフニウム２７と陽極ノズル
３１で通電する。陰極軸部２１と陰極電極台７１及び陽極電極台４１には図示しないが内
部に冷却液の循環水路を備え、常にそれぞれの電極を冷却している。また、この絶縁保持
部材６１の上には、陰極軸部２１に電気的に接続された陰極電極台７１が載置するように
配置されている。こうして、陽極電極台４１と、絶縁保持部材６１、陰極電極台７１等が
絶縁を保持して配置され、詳しくは図示しないが、適数のボルトによるボルト締めにより
気密状にして組み立てられている。なお、これらボルトにはの外周面には絶縁材が嵌めら
れており、後述する腐食性ガス逆流防止体９１と陽極電極台４１との絶縁が確保されてい
る。
【００１９】
このような陰極電極台７１及び陽極電極台４１はそれぞれ図示しない配線を介して、パ
イロットアーク発生用回路及びプラズマアーク発生用回路が形成されている。そして、各
回路に所定の電圧を印加することで、電極間にはパイロットアークが発生し、また、その
状態の下で絶縁保持部材６１のプラズマガス流路６５にプラズマガス（例えば窒素ガスを
１２Ｌ／ｍｉｎ）で送り込むと、それが電極包囲リング５１の貫通穴５３から電極間の空
隙を経て、陽極ノズル３１から下向きに噴出され、その噴出方向を軸線としてプラズマア
ークＰＬが下向きに形成されるように構成されている。
【００２０】
またこの分解処理空間形成用ブロック１１１の内外周面に貫通するように、本例では
上下の位置においてそれぞれ貫通穴１１５、１１６が形成されている。そして、上の貫通
穴１１５には、分解処理空間１１０内に処理すべきフロンが供給されるように図示しない
配管が接続され、下の貫通穴１１６には、同処理空間内に水蒸気が供給されるように図示
しない配管が接続されている。なお、分解処理空間形成用ブロック１１１の下には、従来
と同様に、詳しく図示しないが例えば、消石灰を混合撹拌してなる水溶液（アルカリ水溶
液）を収容した水槽１２２中に、垂下状にステンレス製の立て管１２５が延設配管されて
いる。そして、図示しないが、その立て管１２５の下端部の開口が例えば水槽の低部にて
開口され、プラズマアークによってフロンが分解処理されて発生するガス（フッ化水素、
塩化水素）がその水溶液中に排出され、中和後、ダクトを介して窒素酸化物除去の工程に
排出されるようになっている。
【００２１】
さて次に、窒素酸化物除去方法ついて説明する。本形態では、上記排出された分解後の
排ガスにオゾン発生装置２０１で発生したオゾンを供給する。排ガスはオゾンとの反応を
高めるために流路を閉塞する充填部材２０２の中に通し、排ガスを効率よくＮＯをＮＯ２
に酸化させる。その後、アルカリ水溶液（例えば水酸化ナトリウム）２０３の入ったタン
ク２０４に吹き込ませ、ＮＯ２をアルカリの水溶液と反応させ除去する。
【００２２】
このようなフロンの分解処理過程のうち、窒素酸化物除去装置を取り付けない場合では、
７０リットル／分の排ガス中に１０００ｐｐｍの窒素酸化物が含まれていたが、この除去
装置を取り付けることにより、１００ｐｐｍまで低減することができた。その排ガスをブ
ロアを使って排出すると最終排出口での窒素酸化物の濃度は１０ｐｐｍ以下となる。この
結果は本発明の効果を実証するものである。中和後に、アルカリの水溶液に再度通すこと
で、水槽１２２で中和されなかった微量の塩化水素、フッ化水素もさらに除去にすること
ができる。
【００２３】
前記形態では、酸化した窒素酸化物を除去するのにアルカリの水溶液が入ったタンク２
０１に排ガスを吹き込んでいるだけだが、酸化した窒素酸化物を除去する効率を高めるに
は、このアルカリの溶液とよく反応させることである。反応を高めるためにアルカリの溶
液のタンクを図３のようなスクラバー方式とし、排ガスを下から吹出させて下に溜まって
いるアルカリの水溶液をポンプ２１１で循環させ、上方のノズル２１２より噴霧する方法
でより反応性を高める方法でもよい。
【００２４】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない限りにお
いて適宜に設計変更して具体化できる。また上記においては、分解処理すべき有機ハロゲ
ン化合物をフロンの場合で説明したが、本発明では、これに限定されるものではない。分
解処理時に窒素酸化物が発生し、これを除去することになる有機ハロゲン化合物の分解処
理に広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のプラズマによる有機ハロゲン化合物の分解処理装置及び窒素除去装置の構成図
【図２】本発明のプラズマによる有機ハロゲン化合物の分解処理装置のトーチ部の概略構成縦断面図。
【図３】ＮＯ２を除去するスクラバー方式の断面図
【符号の説明】
【００２６】
１１  プラズマによる有機ハロゲン化合物の分解処理装置
２１  陰極（陰極軸部）
３１  銅製の陽極ノズル
９１  腐食性ガス逆流防止体
９６  プラズマアーク絞り込み穴
１１０  有機ハロゲン化合物の分解処理空間
ＰＬ  プラズマアーク
Ｇ  プラズマガスの噴出方向の軸線
２０１  オゾン発生装置
２０３  アルカリの水溶液
２１１  ポンプ
２１２  ノズル
【図１】
2006175302.tif 000003
【図２】
2006175302.tif 000004
【図３】
2006175302.tif 000005