(57)【要約】【課題】フロンガスを無害化する分解方法及び分解装置の提供。【解決手段】フロンガスが供給される反応容器と、前記反応容器内に配設された複数の炭素繊維片と、前記炭素繊維片間にマイクロ波放電を生じさせるようマイクロ波を照射するマイクロ波照射手段とを備え、マイクロ波の照射により前記炭素繊維片間に生ずるマイクロ波放電によって、フロンガスを分解させるたことを特徴とする。更には、分解ガス無害化手段により、フロンガスの分解によって発生した分解ガスを無害化することを特徴とする。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロンガスが供給される反応容器と、前記反応容器内に配設された複数の炭素繊維片と、前記炭素繊維片間にマイクロ波放電を生じさせるようマイクロ波を照射するマイクロ波照射手段とを備えたことを特徴とするフロンガス分解装置。
【請求項２】
複数の炭素繊維片は互いに接触しないようにスペーサを介して隔てられていることを特徴とする請求項１に記載のフロンガス分解装置。
【請求項３】
スペーサは石英又はガラス管であることを特徴とする請求項２に記載のフロンガス分解装置。
【請求項４】
フロンガスの分解によって発生した分解ガスを無害化する分解ガス無害化手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のフロンガス分解装置。
【請求項５】
分解ガス無害化手段は、分解ガスをアルカリ水が噴霧された雰囲気中にて霧滴に吸収させる構成を備えたことを特徴とする請求項４に記載のフロンガス分解装置。
【請求項６】
炭素繊維片は織物、編物、不織布、或いはフェルトの何れかに加工された炭素繊維から成る片であることを特徴とする請求項1乃至請求項５の何れかに記載のフロンガス分解装置。
【請求項７】
フロンガスが供給される反応容器内に複数の炭素繊維片を互いに接触しないように配設し、マイクロ波の照射により前記炭素繊維片間に生ずるマイクロ波放電によって、フロンガスを分解させることを特徴とするフロンガス分解方法。
【請求項８】
フロンガスの分解により発生した分解ガスを、分解ガス無害化手段により無害化させることを特徴とする請求項７に記載のフロンガス分解方法。
【請求項９】
分解ガス無害化手段は、分解ガスをアルカリ水が噴霧された雰囲気中にて霧滴に吸収させることを特徴とする請求項８に記載のフロンガス分解方法。
【請求項１０】
炭素繊維片は織物、編物、不織布、或いはフェルトの何れかに加工された炭素繊維から成る片を用いることを特徴とする請求項７乃至請求項９の何れかに記載のフロンガス分解方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフロンガスを無害化する分解方法及び分解装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、フロンガスの分解は高温での分解反応を利用したものであり、ロータリーキルン法、セメントキルン法等の焼却法や、アーク放電法（特許文献１，２）や、高周波放電法（非特許文献１）や、マイクロ波プラズマ法（特許文献３）等がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１１８６９４公報
【特許文献２】特開２００５−０４０７１６公報
【特許文献３】特開２００２−０３５５５３公報
【非特許文献１】高圧ガス協会１９８９年発行の科学雑誌「高圧ガス」Ｖｏｌ．２６、Ｎo.６、ｐ４１９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
焼却法では、大量の炭化水素の燃料と一緒に有機ハロゲン化合物を燃焼させるため、エネルギー効率が悪く、装置を小型化できない。
又、装置を小型化できないと、フロンガス回収業者等に設置できないため、フロンガスの処理コストだけでなく、運搬コストが嵩み、無害化処理が進まないという間題がある。
【０００５】
一方、高周波放電、アーク放電やマイクロ波プラズマを利用した方法では、装置を小型化できるものの、プラズマを安定して生成させるためにアルゴンガスや減圧条件が必要となる。
又、発生するプラズマ、熱やフッ化水素等により反応容器が劣化すること等の問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記課題の解決を目的として成されたものである。
請求項１のフロンガス分解装置の発明は、フロンガスが供給される反応容器と、前記反応容器内に配設された複数の炭素繊維片と、前記炭素繊維片間にマイクロ波放電を生じさせるようマイクロ波を照射するマイクロ波照射手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載のフロンガス分解装置において、複数の炭素繊維片は互いに接触しないようにスペーサを介して隔てられていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２に記載のフロンガス分解装置において、スペーサは石英又はガラス管であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３の何れかに記載のフロンガス分解装置において、フロンガスの分解によって発生した分解ガスを無害化する分解ガス無害化手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項４に記載のフロンガス分解装置において、分解ガス無害化手段は、分解ガスをアルカリ水が噴霧された雰囲気中にて霧滴に吸収させる構成を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項1乃至請求項５の何れかに記載のフロンガス分解装置において、炭素繊維片は織物、編物、不織布、或いはフェルトの何れかに加工された炭素繊維から成る片であることを特徴とする。
【００１２】
請求項７のフロンガス分解方法の発明は、フロンガスが供給される反応容器内に複数の炭素繊維片を互いに接触しないように配設し、マイクロ波の照射により前記炭素繊維片間に生ずるマイクロ波放電によって、フロンガスを分解させることを特徴とする。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項７に記載のフロンガス分解方法において、フロンガスの分解により発生した分解ガスを、アルカリ水が噴霧された雰囲気中にて霧滴に吸収させることを特徴とする。
【００１４】
請求項９の発明は、請求項８に記載のフロンガス分解方法において、分解ガス無害化手段は、分解ガスをアルカリ水が噴霧された雰囲気中にて霧滴に吸収させることを特徴とする。
【００１５】
請求項１０の発明は、請求項７乃至請求項９の何れかに記載のフロンガス分解方法において、炭素繊維片は織物、編物、不織布、或いはフェルトの何れかに加工された炭素繊維から成る片を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１乃至請求項１０の各発明によれば、何れも、構造簡易で小型の装置にて、低コストでフロンガスを分解し完全無害化することができる。
【００１７】
又、マイクロ波放電によるプラズマや熱が炭素繊維片間に閉じ込められるので、反応容器の劣化を防止しすることができる。
又、フロンガス中のフッ素が炭素繊維片に固定化されるのでフッ化水素の発生を防ぐことができ、フッ化水素による反応容器の劣化をも防止しすることができる。
【００１８】
又、炭素繊維片の酸素との反応性からプラズマ反応によってＮＯｘが発生しないので、このＮＯｘの処理装置を必要としないという利点がある。
【００１９】
請求項４、請求項５及び請求項８、請求項９の各発明によれば、フロンガスの分解によって生成する分解ガスである塩素ガスやカーボン等も無害化することができる。
【発明の実施の形態】
【００２０】
本発明を、その実施の一形態である実施例に基づいて説明する。
【実施例】
【００２１】
この実施例は、フロンガスをマイクロ波放電によって分解させるフロンガス分解手段（狭義のフロンガス分解装置）と、このフロンガス分解手段によって生じた分解ガスを更に無害化する分解ガス無害化手段とを備えたフロンガス分解装置（広義のフロンガス分解装置）の例である。
【００２２】
この実施例を図1乃至図4に基づいて説明する。
図１はフロンガス分解装置（広義）の概念図、図２はフロンガス分解手段の要部概念図、図３は炭素繊維片の配設例を示す概念図、図４はマイクロ波照射時間とガス濃度との関係図である。
【００２３】
図１において、図中の符号１０は、狭義のフロンガス分解装置即ち、フロンガスをマイクロ波放電によって分解させるフロンガス分解手段であり、図中の符号５０は分解ガス無害化手段であり、前記のフロンガス分解手段１０によるフロンガスの分解によって生じた分解ガスを更に無害化する手段である。この分解ガス無害化手段５０については後述する。
【００２４】
図1乃至図３において、フロンガス分解手段１０は、フロンガスが供給される反応容器２０と、前記反応容器２０内に互いに接触しないように配設された複数の炭素繊維片３０と、前記炭素繊維片３０間にマイクロ波放電を生じさせるようマイクロ波を照射するマイクロ波照射手段４０とを備えている。
【００２５】
反応容器２０内には、複数の炭素繊維片３０が充填（配設）されている。この場合、充填される複数の炭素繊維片３０は互いに接触させないように配設するのが好ましく、非接触状態においてできる限り近接配設することにより反応効率を高めることができる。
【００２６】
図２に示すように、炭素繊維片３０はランダムに配設してもよいし、図３に示すように一定の距離を保って規則的に配設してもよい。
例えば、炭素繊維片３０間の離隔距離を１０μｍ〜１ｍｍとし、その距離をより短くすることが反応効率をたかめる点で好ましい。
【００２７】
図３において、符号２１はスペーサであり、充填された炭素繊維片３０が互いに接触しないよう、炭素繊維片３０と共に規則的に配設されている。
図示のスペーサ２１は概念的に示してあるが、このように炭素繊維片３０間を隔てるスペーサ２１としては石英又はガラス管（図示せず）を用いるとよい。
【００２８】
充填される炭素繊維片３０は、その表面積が大きい程、放電面積が増えて反応効率が高まるので、表面積が大きくなる形状が好ましく、充填する炭素繊維片３０の個数は多い方が好ましい。
一片の炭素繊維片３０の大きさは、使用する反応容器２０の容量及び炭素繊維片の充填量を考慮して適宜設定する。
【００２９】
例えば、炭素繊維片３０の一片の体積は、少なくとも０．０１ｃｍ３以上とし、０．１〜５ｃｍ３の範囲であることが好ましい。一片の体積が０．０１ｃｍ３以上の炭素繊維片３０を使用すれば、炭素繊維片３０に十分な電気量を帯電させることができ、効率よく放電させることができる。
【００３０】
尚、体積が過度に小さいと、帯電する電気量が不十分になり放電が減少するし、過度に大きいと、必要となるマイクロ波電力が大きくなり、装置の小型化、低コスト化が妨げられる。
【００３１】
炭素繊維片３０やその素材の炭素繊維（図示せず）の加工形状は、特に限定されず、例えば、炭素繊維を織物、編物、不織布、フェルトに加工した片を用いることができる。
【００３２】
炭素繊維片３０間の放電を、長期にわたり安定に維持させるためには、静電容量の高い繊維を用いることか好ましく、この観点からは、フェルト状にした炭素繊維片（カーボンフェルトブロック）が最適である。ここでフェルト状繊維片とは、繊維布を多層に重ねてニードルや圧縮等により繊維同士を絡ませたものであり、通気性、多孔性、弾力性を有するものである。
【００３３】
前記の炭素繊維片３０は、高温、例えば５００℃以上、好ましくは８００〜３０００℃の温度で焼成されたものであることが好ましい。上記範囲の温度で焼成した炭素繊維片３０を用いること、より高い効率でフロンガスを分解することができる。
【００３４】
図１及び図２において、マイクロ波照射手段４０について説明する。
図２に示すマイクロ波照射手段４０は、マイクロ波発信器４１、導波管４２、マイクロ波共鳴器４３を備え、前記マイクロ波共鳴器４３は炭素繊維片３０が充填されている反応容器２０を包むように配設されている。
【００３５】
マイクロ波の周波数は、例えば、２．４〜２．５ＧＨｚで、その出力は２０〜１５００Ｗの範囲であることが好ましく、５０〜５００Ｗの範囲であることが更に好ましい。
上記範囲の周波数、出力のマイクロ波を照射することにより、炭素繊維片３０間で良好に放電を起こすことができる。
【００３６】
図１において、フロン分解方法を説明する。
大気圧下で、反応容器２０内に充填された複数の炭素繊維片３０にマイクロ波を照射しながら、前記炭素繊維片３０にフロンガスを接触させると、上記圧力下で照射された炭素繊維片３０が帯電し、近傍の炭素繊維片３０間、詳しくは各炭素繊維片３０の先端間で放電（マイクロ波放電）が起こる。
【００３７】
この放電には、炭素繊維片３０の先端の炭素が炭素蒸気となり、これが導体となって関与すると考えられ、炭素繊維片３０の先端の炭素は、放電により消費されていくと考えられるが、炭素繊維には、炭素繊維片３０間の距離が極めて近い先端が多数存在するので、そのうちのいくつかが放電により消費されても、消費されなかった炭素繊維片３０の先端間で引き続き放電は継続する。
これにより、炭素繊維片３０間では、長期にわたって良好で安定した放電状態を維持することができるので、高い反応効率が維持されて、効率よくフロンガスを分解することができる。
【００３８】
この実施例では、フロンガスの分解を、反応容器２０にフロンガスを通気させながら行っている（フロー法）。
フロー法の場合には、図１乃至図３に示すように、ガス導入口２０１とガス排出口２０２とを供えた管状の反応容器２０を用いており、この反応容器２０にマイクロ波を照射しつつフロンガスを通気さながら、高反応効率で連続的にフロンガスを分解処理している。
【００３９】
図１に示すように、この実施例では、フロンガスはフロンガス回収容器としてのボンベから反応容器２０に送り込むまでのガス供給回路手段において前処理されている。
即ち、ボンベ４４に回収されたフロンガスは、圧力調整手段４５によって所定圧力（大気圧相当）に調整され、更に、加熱手段（吸熱手段）としての第１熱交換手段４６によって温度調整（室温程度）されて、反応容器２０に送り込まれている。実施例の圧力調整手段４５は二つの圧力計と、両圧力計間に介在させたバルブとで構成されている。
【００４０】
このように、反応容器２０に送り込む前に、ガス供給回路手段において圧力や温度を調整するのは、ボンベ４４に圧縮されているマイナス数十度のフロンガスをいきなり反応容器２０に送り込むと、急激な圧力や温度の変化によって当該反応容器２０が損傷を受けたり破損したりすることを防止するためであり、容器の安全性と耐久性とを高めるためである。
従って、これらの圧力調整手段４５や第１熱交換手段２３は必要に応じて配設すればよい。
【００４１】
又、この実施例では、反応容器２０に送り込む前のガス供給回路手段において、冷媒等に用いられて回収されたフロンガスに含まれているポンプオイルを除去するため、オイルフィルタ４７を設けているが、これも、オイル除去を要する場合に、必要に応じて配設すればよい。
【００４２】
このように必要に応じて前処理されたフロンガスが反応容器２０に連続的に供給されつつ分解されて行く。
反応容器２０では、前述のようにしてマイクロ波放電により、フロンガスが分解され、塩素、炭素及び微量の四フッ化炭素が生成し、反応容器２０を劣化させるフッ素は生成しない。
【００４３】
フッ素原子は、炭素繊維片３０（この実施例ではカーボンフェルトブロック）と化学結合してこれに固定化される。フッ素が固定化されても炭素繊維片３０の放電は比較的長期にわたって維持され装置の運転に支障は無いが、フッ素の固定化により放電が弱まったり、四フッ化炭素の濃度が高まったりすれば、その段階で炭素繊維片３０を交換する。
【００４４】
塩素ガスは、分解ガスを吸収する後述の分解ガス無害化手段５０としての塩素ガス吸収塔５１にて、ガス吸収水としてのアルカリ水に吸収され、塩化物塩及び次亜塩素酸塩として無害化される。
【００４５】
図１に示す分解ガス無害化手段５０は、反応容器２０で分解された分解ガスが分解ガス搬送回路手段を介して供給される前記の塩素ガス吸収塔５１と、塩素ガス吸収塔５１内をアルカリ水の霧で満たす吸収液噴霧手段５２と、噴霧により醸成された雰囲気中にてアルカリ水の霧滴に吸収して、液下した次亜塩素酸塩を塩素ガス吸収塔５１の下部側から外部に収容する回収手段５３とを備えている。
【００４６】
この実施例では、反応容器２０からの分解ガスを塩素ガス吸収塔５１に送り込む分解ガス搬送回路手段の回路途中に分解ガスを所定温度にまで冷却する冷却手段として第２熱交換手段４８を設けてある。
高温の分解ガスをこの第２熱交換手段４８によって所定温度、例えば容器（のパッキン）等が損傷を受けない程度の温度にまで下げて、塩素ガス吸収塔５１に送り込こんでいる。従って、この第２熱交換手段４８も第１熱交換手段４６と同様に、容器の耐用度に応じて設ければよい。
【００４７】
分解ガス搬送回路手段の回路途中には低圧真空ポンプ４９を設けて、ボンベ４４から反応容器２０を経て第２熱交換手段４８に至までの系内を負圧にしてガスの円滑な流通を図っている。
【００４８】
反応容器２０で未分解（未反応）のままこの塩素ガス吸収塔５１に至ったフロンガスは、水（アルカリ水）に吸着（溶解）しないので、塩素ガス吸収塔５１の上部側から抜き取り、リターン手段６０としての還流回路によって反応容器２０のガス導入口２０１に返還され、再度、反応容器２０に送り戻されて、分解処理される。
【００４９】
尚、上記実施例ではフロー法を説明したが、必ずしもこれに限らず、図示されてはいないが、反応容器２０にフロンガスを封入して分解処理する方法（バッチ法）であってもよい。
【００５０】
この実施例によれば、マイクロ波を照射するだけで瞬時に反応が進行するため、操作が簡便である。
又、常温常圧下で反応が進行するため、分解装置の立ち上げに時間を要さず、不連続の運転や短時間の運転にも対応できる。
又、分解装置の大きさや処理量の変更も容易であり、優れた実用性を有する。
【００５１】
又、この実施例で説明したように、フロー法に限らず、バッチ法で行うこともでき、何れの法においても、反応容器２０としては、例えば、比較的安価で製造し易いガラス製容器やセラミック製容器を用いることができる。
【実験例】
【００５２】
本発明を実験例に基づいて説明する。
実験は、ガラス密閉容器１４ｍＬ中に炭素繊維片３０としてカーボンフェルトブロック及びフロン１２（ＣＣｌ2Ｆ2）を封入し、カーボンフェルトブロックとしては５×５×５ｍｍのものを１ｍｍセラミックススペーサーを隔てて５つ積み重ねた。
そして、この反応容器２０に所定時間（例えば１０秒、３０秒、６０秒、９０秒）、マイクロ波（電力７００Ｗ、周波数２．４５ＧＨｚ）を照射した後、反応容器２０内の気体をガスクロマトグラフィで測定した。
【００５３】
この実験によると、図４に示すように、フロン１２（ＣＣｌ2Ｆ2）の塩素（Ｃｌ）が抜けて、一旦ＣＣｌＦ3、ＣＦ4に分解するが、更にマイクロ波を照射（９０秒間）すると、ＣＣｌ2Ｆ2、ＣＣｌ2Ｆ3及びＣＦ4等に分解し、これ等ＣＣｌ2Ｆ2、ＣＣｌ2Ｆ3及びＣＦ4はカーボンフィエルトブロックに化学親和力によって固定されてほぼ消滅し、分解ガスとしては塩素ガス（Ｃｌ2）が残った。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、フロンガスの無害化処理技術として広く産業界において利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】フロンガス分解装置（広義）の概念図である。
【図２】フロンガス分解手段の要部概念図である。
【図３】炭素繊維片の配設例を示す概念図である。
【図４】マイクロ波照射時間とガス濃度との関係図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０  フロンガス分解手段
２０  反応容器
２１  スペーサ
３０  炭素繊維片
４０  マイクロ波照射手段
５０  分解ガス無害化手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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