| 【発明の名称】 |
ＳＦ６ガス回収装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】高野 和潔
【氏名】大熊 光一
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| 【要約】 |
【課題】被回収容器２６内のＳＦ６ガスを回収するに当って、ガス分離部でＳＦ６ガスと他の混合ガスとに分離する工程において分離しきれなかったＳＦ６ガスが多少あっても、大気中に一切放出することがないようなＳＦ６ガス回収装置を提供する。
【解決手段】ガスの分離部２１でＳＦ６ガスと他の混合ガスとに分離する過程において、混合ガスと共に微かなＳＦ６ガスが混在する排ガスを、排ガス入口２０を介してガス分離部２１内の排ガスタンク６に一旦貯留した後に排ガス出口２を介して被回収容器２６へ再び還流する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ガス分離部とポンプを有するＳＦ６ガス回収装置において、被回収容器よりＳＦ６ガスを含む被回収ガスを該ガス分離部に導入し、ＳＦ６ガスと他の混合ガスとに分離せしめてＳＦ６ガスを回収すると共に、該混合ガスを該ポンプにて被回収容器に戻すように構成したことを特徴とするＳＦ６ガス回収装置。
【請求項２】 ガス分離部とポンプとガス供給部を有するＳＦ６ガス回収装置において、被回収容器よりＳＦ６ガスを含む被回収ガスを該ガス分離部に導入し、ＳＦ６ガスと他の混合ガスとに分離せしめてＳＦ６ガスを回収し、更に該混合ガスを該ポンプにて被回収容器に戻すとともに、前記のガス分離部へ導入する被回収ガスの圧力が前記のガス分離部の操作圧力よりも低くなった場合には該ガス供給部内のガスを該被回収容器に導入するように構成したことを特徴とするＳＦ６ガス回収装置。
【請求項３】 ガス分離部と加圧部及び液化部を有するＳＦ６ガス回収装置において、該ガス分離部でＳＦ６ガスと他の混合ガスとに分離する過程、並びに該液化部でＳＦ６ガスを液化する過程で生ずる希釈されたＳＦ６ガスが混在する該混合ガスを被回収容器に戻すように構成したことを特徴とするＳＦ６ガス回収装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明はＳＦ６ガス（６フッ化硫黄ガス、以下同じ）の回収に関する。
【０００２】
【従来の技術】 ＳＦ６ガスは高電圧電力用トランスや電力回路の遮断器に充填し、その熱的安定性，電気的安定性，高絶縁耐圧性を生かして装置の小型化を可能にし、都市の変電所の小容積化でその貢献は大きい。トランスや遮断器に充填されているＳＦ６ガスはその純度１００％のものや窒素ガスにより適度にうすめて充填されるものがある。それ等が用いられている機器の点検保守，修理のときはこれ等のガスを抜き出さなければならないが、従来はこれ等のガスによる人体等への害は少ないので大気中に放出していた。しかし、ＳＦ６ガスは高価なガスであるため経費的に容易に回収再利用できる範囲の回収装置は従来よりあり回収して再利用していた。すなわち、抜取加圧と圧縮冷却によって液化回収する装置はあったが、被回収容器内を高真空域まで吸引して回収したり、他のガスが混合しているガスを分離してＳＦ６ガスのみを回収する装置などはなかった。
【０００３】 すなわち、他のガスが混入し、ＳＦ６ガス濃度が下がっている場合はその分圧が低くなるため高圧に圧縮し、そして低い温度までの冷却が必要となるため高額の装置価格となり、作られていなかった。そして従来は、ＳＦ６ガスが使用中に遮断時のアークや熱によりわずかに分解されて生ずるＳＦ４やＳＯ２，ＳＯＦ２などの分解ガスは使用機器の特性劣化を生ずるものがあるためこれを防止するための除去する装置はあったが回収時の分離精製装置はなかった。
【０００４】 近年、地球温暖化防止による炭酸ガス等の放出が規制されるようになってきた。１９９７年世界環境会議が京都で開催され、その結果炭酸ガスの２４０００倍の温暖化係数を持つＳＦ６ガスもその放出が厳しく規制されるようになった。ＳＦ６ガスを大気に漏出する事が無いようにするためには、「イ」 充填機器のシール部より漏れて漏出するガスを無くする。
「ロ」 機器据付時，保守修理時，解体廃棄時等で、ガス充填や抜取に係わるときに大気中に廃棄されるガスを無くすることが重要である。この「イ」については、機器のシール部の改良により現在は大変少なくなっている。また「ロ」については、電力業界は電気共同研究会により「電力用ＳＦ６ガス取扱い基準」を平成１０年１２月に自主制定し、その排出を規制することとした。すなわち、点検修理時は０．０１５ＭＰａ・ａｂｓ(回収率９７ｖｏｌ％以上)解体撤去時は０．００５ＭＰａ・ａｂｓ(回収率９９ｖｏｌ％以上）の真空域まで吸引回収する自主基準を作成した。高真空域まで回収すると回収に長時間を要する欠点を生ずる。点検時の回収率が低いのは装置停止による停電の時間を可能な限り短くするための妥協値であり、撤去時は十分に時間をとって真空引きするようになっている。すなわち高真空域まで吸引回収し、大気中への漏出量を少なく押さえている。
【０００５】 電力業界としては２００５年までに上記基準に合う回収装置を開発し、実施することとしている。不活性ガスである窒素ガスを５０ｖｏｌ％混入してもインパルス破壊電圧はＳＦ６ガス単独時の８５％，商用周波数破壊電圧は同９６．６％であり、性能低下が少ないのでＳＦ６ガスをトランスや遮断器に封入する際に窒素ガスによりうすめて使用するメーカーと高純度のＳＦ６ガスを使用するメーカーとがある。従来はこのような窒素ガスが混入したガスは回収しにくいガスであったため，点検や廃棄時にその多くは放出廃棄していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】 トランスや遮断器である被回収容器よりＳＦ６ガスを大気中に漏出することなく回収することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】 本発明の目的は上記課題を解決するため、臨界温度４５．６４℃，臨界圧力３．６６ＭＰａ・Ｇ，融点−５０．８℃，昇華点−６３．８℃のＳＦ６ガスの特徴を考慮し、さらに被回収容器としてのトランス又は電路の遮断器は密閉容器でありその中にＳＦ６ガスが高圧（約０．６ＭＰａ・Ｇ〜０．３ＭＰａ・Ｇ）で充填されている。
【０００８】 被回収容器(トランス，遮断器など) には被回収ガス(ＳＦ６ガス）が前述の高圧で充填してある。そしてＳＦ６ガスは易液化ガスであるため、これを加圧する加圧部と冷却液化する液化部を設け、被回収ガス中のＳＦ６ガスの濃度が高い範囲においては、加圧ガス中のＳＦ６ガス分圧も高くなるので、液化ガスの液化温度と圧力の関係から加圧する圧力が比較的低い圧力範囲または液化温度の比較的高い範囲で容易に液化回収できる。まずかかる方法により被回収容器内の内圧が加圧ポンプにより液化可能な圧力範囲となるまで回収する。前述のように被回収ガスはＳＦ６ガス１００％のものと窒素ガス等によりうすめられている場合がある。この混入ガスが存在していてもこれをＳＦ６ガスと分離するガス分離部を設ける。
【０００９】 ガス分離部は特定ガスを吸着する吸着剤を用いるＰＳＡ法（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）により行なう。特定ガスを含む混合ガスを該吸着剤を充填した吸着筒に圧力を加えながら送り込むと吸着剤に特定ガスが吸着して除かれ、吸着されないガスが吸着筒の他端から分離されて取り出される。この工程を吸着工程という。
【００１０】 そして吸着剤に吸着ガスが吸着されていっぱいになる少し前に混合（原料）ガスの送入を止め、その吸着筒の入口より吸着筒の圧力を減じてやると、吸着剤に吸着した特定ガスが吸着剤より離脱して排出され、吸着剤の吸着能力が再生する。これを再生工程という。
【００１１】 この吸着工程と再生工程とを繰り返しながら、すなわち吸着筒に圧力を加えたり、減じたりしながらガスを分離するのでＰｒｅｓｓｕｒｅＳｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ(圧力変動吸着) 法という。
【００１２】 そして吸着剤には対象ガスであるＳＦ６ガスを吸着し、混合ガスを吸着しない吸着剤と、対象ガスであるＳＦ６ガスを吸着せず混合している他のガスを吸着する吸着剤とがある。その使用する吸着剤により取り出す対象ガスの方法が少し異なる。 例えばＳＦ６ガスを対象ガスとした前者は活性炭に分子篩機能を持たせた分子篩炭がある。後者にはゼオライトの５Ａタイプ，４Ａタイプ他がある。
【００１３】 前者の場合はＳＦ６ガスが吸着剤に吸着し、分離されるのであるから、減圧再生工程で吸着剤より離脱する工程内でＳＦ６ガスを回収する。後者では加圧吸着工程でＳＦ６ガスが吸着筒の他端より分離されて出てくるので吸着工程で得られる。かかるＰＳＡ法によるＳＦ６ガスに混合しているガスから分離する排出ガス側にＳＦ６ガスがわずかではあるが含まれるのでこれを大気側に廃棄することは問題となる。この排ガス中に含まれるＳＦ６ガスをｐｐｍオーダーに少なく押さえることは技術的にも困難である。
【００１４】 このため、ＳＦ６ガスを微量ではあるが含む分離排出ガスを大気中に放出するのではなく、再び被回収容器に戻すようにする。なお、加圧冷却し、ＳＦ６ガスを液化する過程においても液化タンク上部空間にはガス中に含まれる窒素等のガスが液化しないで，濃度が高まるのでこれを抜き出し．前記分離排出ガス同様に被回収容器に戻すようにする。すなわち、その構成は次のようにする。
【００１５】 ガス分離部とポンプを有するＳＦ６ガス回収装置において、被回収容器よりＳＦ６ガスを含む被回収ガスを該ガス分離部に導入し、ＳＦ６ガスと他の混合ガスとに分離せしめてＳＦ６ガスを回収すると共に、該混合ガスを該ポンプにて被回収容器に戻すように構成する。
【００１６】 また、ガス分離部とポンプとガス供給部を有するＳＦ６ガス回収装置において、被回収容器よりＳＦ６ガスを含む被回収ガスを該ガス分離部に導入し、ＳＦ６ガスと他の混合ガスとに分離せしめてＳＦ６ガスを回収し、この混合ガスを該ポンプにて被回収容器に戻すとともに、前記のガス分離部へ導入する被回収容器内のガス圧力が前記のガス分離部の操作圧力よりも低くなった場合には該ガス供給部内のガスを該被回収容器に導入するように構成する。例えば、ガス分離部の操作圧力が０．２ＭＰａ・Ｇであれば、このガス供給部からガスを被回収容器へ導入することを開始する圧力も０．２ＭＰａ・Ｇが基準となる。
【００１７】 更に、ガス分離部と加圧部及び液化部を有するＳＦ６ガス回収装置において、該ガス分離部でＳＦ６ガスと他の混合ガスとに分離する過程、並びに該液化部でＳＦ６ガスを液化する過程で生ずる希釈されたＳＦ６ガスが混在する該混合ガスを被回収容器に戻すように構成する。
【００１８】
【実施例】 図１は、加圧部２２や液化部２３を含む本発明の全体的な構成を示すフローシートである。図中ガス分離部２１の詳細は図２Ａあるいは図２Ｂのフローシートがここにあてはまる。被回収容器２６の取出口より被回収ガスをガス分離部２１の被回収ガス入口１と接続し、ガス分離部２１で濃縮したＳＦ６ガスを出口３より加圧部２２に導入し、該加圧部はバッファタンク３０と加圧ポンプ３１及び一定圧以上に過加圧しないように戻り回路を減圧弁３２により構成している。
【００１９】 加圧されたＳＦ６ガスは液化部２３に送り、冷却液化し貯留タンク２４に貯留する。液化部２３は冷却器３３，電磁弁３４，３６，３７，液化タンク３５より構成し、冷却器３３で冷却し、液化タンク３５に送り冷却する。
【００２０】 液化部２３に入ってくるＳＦ６ガスが純度１００％でない限り、液化タンク３５内で暫時、ＳＦ６ガスが液化し、貯留タンク２４に取り出されると該液化タンク内に不純ガス濃度が高くなり、液化温度や圧力が高くなるのでその不純ガスを電磁弁３６を開にして取出し、ガス分離部以前に戻してやる必要があり、ガス分離部２１内の排ガスタンク６に排ガス入口２０より入れてポンプ７により、被回収容器２６に戻すよう構成している。なお、ＳＦ６ガスが液化されて取り出されるに従い被回収容器の圧力が低下するのでガス供給部２５より電磁弁２９を開にしてガスを導入し、ガス分離部の動作に支障のないガス圧を保つように構成する。ガス供給部２５は例えば窒素ボンベと減圧弁で構成することが好ましい。
【００２１】 図２（Ａ，Ｂ）にガス分離部２１のフローシートを示す。図２Ａは吸着剤に対象ガス（ＳＦ６ガス)を強く吸着し、混合ガス（窒素ガス)を少ししか吸着しない分子篩炭を用いるガス分離部のフローシートを示す。 これはトランス等の被回収容器よりのガスを被回収ガス入口１より導入し、電磁弁８，１０を開として吸着筒４に導入して吸着剤にＳＦ６ガスを吸着させ、一部ＳＦ６ガスを含む窒素ガス等のＳＦ６ガスと分離した排ガスを電磁弁１４，９を通して排ガスタンク６に貯える。これはポンプ７により排ガス出口２より加圧排出される。これは図１の被回収容器２６に戻される。
【００２２】 被回収ガスを吸着筒４に導入して、吸着剤がＳＦ６ガスを吸着して満杯になる前に導入を止め、再生工程の終了した吸着筒５との間に均圧化の工程を行う。 すなわち、電磁弁８，１０,１６，１１，１４を閉とし、吸着筒５のすべての電磁弁を閉とし、均圧用の電磁弁１７を開とし、吸着筒４内に浮遊する窒素ガスを吸着筒５へ一部のＳＦ６ガスとともに移動させる。その後電磁弁１７を閉とし、吸着筒４の吸着剤に吸着したＳＦ６ガスは電磁弁１１，１８を開とし、濃縮したＳＦ６ガスを出口３より図１の貯留タンク３０に送り出す。この工程は吸着剤より吸着しているＳＦ６ガスを減圧し、離脱させて、出口３より取り出すとともに吸着剤の能力を再生するので再生工程という。
【００２３】 吸着筒５は被回収ガスを電磁弁１２より導入し、ＳＦ６ガスを吸着剤に吸着させて電磁弁１５，９を開とし、窒素ガスを排ガスタンク６に送出し、ポンプ７により排ガス出口２より図１の被回収容器２６に送り込む。加圧吸着工程，均圧工程，再生工程を繰り返し、ガスの分離を行なう。このようにガス分離を被回収ガス入口１より原料ガスを取り込み、吸着剤にＳＦ６ガスを吸着して分離し再生工程で取出し、出口３より送出する。一方、混合ガスである窒素ガスは排ガスタンク６に貯められてポンプ７により、被回収容器に戻される。
【００２４】 図２Ｂは吸着剤に対象ガス（ＳＦ６ガス)をほとんど吸着せず、混合ガスである窒素ガスの方を吸着するゼオライトを用いる方式の分離部のフローシートを示す。被回収ガス入口１より原料ガスを導入し、電磁弁８，１０を開とし、吸着筒４に導き、吸着剤に窒素ガス等を吸着し、他端よりＳＦ６ガスが濃縮して電磁弁１４，１８を通して出口３より図１のバッファタンク３０に送り出される。吸着筒４の吸着剤が窒素ガス等の分離排ガスで満杯になる少し前に原料ガスの導入を止め、再生工程の終了した吸着筒５との間に均圧化の工程を行なう。すなわち電磁弁８，１８，１１，１３を閉とし、電磁弁１４，１５及び１０と１２を開とし、吸着筒４内に浮遊するＳＦ６ガスを吸着筒５へ一部の窒素ガスとともに移動させた後、電磁弁１０，１４，１３を閉とし、電磁弁１１，９，８,１２，１５，１８を開とし、原料ガスを吸着筒５へ導入するとともに濃縮したＳＦ６ガスは電磁弁１５，１８を通って出口３より導出される。吸着筒５が吸着工程に入ることになる。吸着筒４に吸着された分離排ガスは吸着剤に吸着した窒素ガス等が離脱し、電磁弁１１，９を通り排ガスタンク６に貯えた後、ポンプ７により排ガス出口２より図２の被回収容器２６へ送り出される。このように吸着工程，均圧工程，再生工程が繰り返されてガスが分離される。なお、前記の図２Ａ及び図２Ｂのフローシートの説明における均圧工程はＳＦ６ガスの加圧液化の能力の関係で省くこともできる。
【００２５】
【発明の効果】 ＳＦ６ガスと他の混合ガス（例えば窒素ガス）とをＰＳＡ法によるガス分離部で分離する場合に、１００％完璧に分離することは技術的に困難であるが、そのような場合であっても、本発明を実施することにより、希釈されたＳＦ６ガスが混在する混合ガスを大気中に放出させることなく前記の被回収容器のＳＦ６ガスの処理が可能となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１８００６９
【氏名又は名称】山陽電子工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年１月１４日（２０００．１．１４） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１２９３４４（Ｐ２００１−１２９３４４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月１５日（２００１．５．１５） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１０１４３（Ｐ２０００−１０１４３） |
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