(57)【要約】【課題】外鉄型柱上変圧器の内部部材の均一加熱を可能とする。【解決手段】ＰＣＢ油を含浸する外鉄型柱上変圧器の内部部材からＰＣＢ油を加熱分離する際の加熱方法である。外鉄型内部部材の鉄芯２となる積層鋼板の積層軸方向から出ている巻き線１部を嵌め込む大きさの中央孔部分３ａを有するドーナツ形状をなし、コイルの一端を前記中央孔部分３ａに据え、この中央孔部分３ａから外側に向かって同一平面内に巻いて最も外側の部分から他端を取り出すドーナツ型コイル３の、前記中央孔部分３ａを前記積層鋼板の積層軸と直交するようにして前記巻き線１部に嵌め込み、前記外鉄型内部部材を誘導加熱する。【効果】外鉄型柱上変圧器の内部部材を無害化する際に、内部部材を均一に、かつ高速で誘導加熱することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリ塩化ビフェニルを含む絶縁油を含浸する外鉄型柱上変圧器の内部部材から前記絶縁油を加熱分離する際の加熱方法であって、
前記外鉄型内部部材の鉄芯となる積層鋼板の積層軸方向から出ている巻き線部を嵌め込む大きさの中央孔部分を有するドーナツ形状をなし、コイルの一端を前記中央孔部分に据え、この中央孔部分から外側に向かって同一平面内に巻いて最も外側の部分から他端を取り出すドーナツ型コイルの、前記中央孔部分を前記積層鋼板の積層軸と直交するようにして前記巻き線部に嵌め込み、前記外鉄型内部部材を誘導加熱することを特徴とするＰＣＢに汚染された柱上変圧器の内部部材加熱方法。
【請求項２】
前記ドーナツ型コイルを用いて、前記内部部材を誘導加熱するに際し、
コイルの一端を中心に据え、中心から外側に向かって同一平面上で渦巻き状に巻いて最外側の部分から他端を取り出す板状コイルを、
前記積層鋼板の積層軸方向の面から出ている、前記ドーナツ型コイルを配置した側の巻き線に面し、かつ２つの前記積層鋼板の積層軸を結ぶ直線の中点と板状コイルの中心が同軸上になるように配置し、これらドーナツ型コイルと板状コイルで外鉄型内部部材を誘導加熱することを特徴とする請求項１に記載のＰＣＢに汚染された柱上変圧器の内部部材加熱方法。
【請求項３】
ポリ塩化ビフェニルを含む絶縁油を含浸する外鉄型柱上変圧器の内部部材から前記絶縁油を加熱分離する際の加熱方法であって、
コイルの一端を中心に据え、コイルの中心を頂点として、中心から外側に向かって錐状に巻いて最外側の部分から他端を取り出す錐状筒型コイルを、錐状筒型コイルの底面が前記外鉄型内部部材の積層鋼板の積層軸と直交し、かつ２つの前記積層鋼板の積層軸を結ぶ直線の中点が錐状筒型コイルの軸と同軸上になり、錐状筒型コイルの内部に前記積層鋼板の積層軸方向から出ている巻き線の一部が入るように設置して、前記外鉄型内部部材を誘導加熱することを特徴とするＰＣＢに汚染された柱上変圧器の内部部材加熱方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載のＰＣＢに汚染された柱上変圧器の内部部材加熱方法であって、
積層鋼板の積層軸方向に直交する面の両面にコイルを設置して誘導加熱することを特徴とするＰＣＢに汚染された柱上変圧器の内部部材加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリ塩化ビフェニル（以下、ＰＣＢという。）を含む絶縁油（以下、ＰＣＢ油という。）を含浸する外鉄型柱上変圧器の内部部材を無害化するために、前記内部部材からＰＣＢ油を加熱分離する際の誘導加熱方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機塩素化合物であるＰＣＢは、高い絶縁性によって電気絶縁油として電気機器に広く利用されていたが、その反面、ＰＣＢの持つ有害性によって、１９７２年に生産が中止された。
【０００３】
その後、紆余曲折を経て、２００１年になって、ようやく「ＰＣＢ廃棄物の適正な処理の推進に関する特別措置法」の施行など、行政の対応も本格化し、処理が進められるようになってきた。
【０００４】
ＰＣＢ油は高濃度と低濃度の二種類に分類して処理が進められている。このうち、全国で２×１０7 kgを超える保有量が見込まれる高濃度ＰＣＢ油を含有する柱上変圧器やコンデンサなどの電気機器（以下、汚染トランスなどという。）は、全国５箇所に設置された日本環境安全事業株式会社で処理が進められている。
【０００５】
一方、電気絶縁油の再生など、何らかの原因でごく微量のＰＣＢが混入した電気絶縁油を使用した「低濃度ＰＣＢ油」は、主に柱上変圧器に使用されており、全国の保有量が合計４×１０6台にものぼる。この「低濃度ＰＣＢ油」は、主に保有している事業主体である電力会社などにおいて、自家処理が進められている。
【０００６】
これらＰＣＢ油の処理は、汚染トランスなどからのＰＣＢ油の分離と、分離済みＰＣＢ油の分解による無害化の二段階から成っている。
【０００７】
このうち、日本環境安全事業株式会社において実施されている高濃度ＰＣＢ油の処理方法には、分離技術として洗浄法、真空加熱法が、また分解技術として水熱酸化分解法、金属ナトリウム分散体法などがある。
【０００８】
また、主に電力会社などにおいて実施されている低濃度ＰＣＢ油の処理方法は、分離技術は高濃度ＰＣＢ油と同様の洗浄法が主流となっており、分解技術はアルカリ触媒分解法や有機アルカリ金属分解法が採用されている。
【０００９】
また、特許文献１では、誘導加熱による加熱方式を採用した処理方法が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−３０８８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述のＰＣＢ油の処理は、前記特別措置法に定めた処理期限である２０１６年までに処理することが義務付けられている。しかしながら、高濃度ＰＣＢ油、低濃度ＰＣＢ油ともに、処理装置のトラブルなどによって計画通りに進んでいないのが実情である。
【００１１】
特にＰＣＢを汚染トランスなどから分離する技術に関して、洗浄法は人件費が嵩む上にＰＣＢ油が混入した多量の洗浄液が発生し、分解工程に供する汚染液が増大することが問題になっている。
【００１２】
また、真空加熱法では、バッチ式の間接加熱方式による昇温時間と、冷却工程の所要時間が長く、コストが嵩むことが問題となっている。
【００１３】
このような状況においても、特に汚染トランスを構成する鉄芯や巻き線の内部に浸透したＰＣＢ油の除去が困難であるために、現状ではこれらの洗浄法と真空加熱法に頼らざるを得ないのが実情である。
【００１４】
また、特許文献１に開示された誘導加熱による処理方式は、迅速な昇温が実現できると予想されるが、本技術における螺旋型のばね状に巻いたソレノイド型コイルでは、加熱対象物の部位によって昇温速度に差が生じて対象物全体の均一加熱が難しい。
【００１５】
従って、誘導加熱による加熱分離では、それぞれ加熱対象物の形状に適したコイルを適用する必要がある。
【００１６】
本発明が解決しようとする問題点は、誘導加熱による処理方法に使用する螺旋型のばね状に巻いたソレノイド型コイルでは、加熱対象物の部位によって昇温速度に差が生じて対象物全体の均一加熱が難しいという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のＰＣＢに汚染された柱上変圧器の内部部材加熱方法は、
ＰＣＢ油を含浸する外鉄型柱上変圧器の内部部材を無害化するべく、前記内部部材からＰＣＢ油を加熱分離する際に、当該内部部材の均一加熱を可能とするために、
前記外鉄型内部部材の鉄芯となる積層鋼板の積層軸方向から出ている巻き線部を嵌め込む大きさの中央孔部分を有するドーナツ形状をなし、コイルの一端を前記中央孔部分に据え、この中央孔部分から外側に向かって同一平面内に巻いて最も外側の部分から他端を取り出すドーナツ型コイルの、前記中央孔部分を前記積層鋼板の積層軸と直交するようにして前記巻き線部に嵌め込み、前記外鉄型内部部材を誘導加熱することを最も主要な特徴としている。
【００１８】
本発明のＰＣＢに汚染された柱上変圧器の内部部材加熱方法は、ドーナツ型コイルの中央孔部分を積層鋼板の積層軸と直交するようにして前記巻き線部に嵌め込み、外鉄型内部部材を誘導加熱するので、外鉄型内部部材を均一に加熱できる。
【００１９】
本発明のＰＣＢに汚染された柱上変圧器の内部部材加熱方法において、さらに、板状コイルを、積層鋼板の積層軸方向の面から出ている、ドーナツ型コイルを配置した側の巻き線に面し、かつ２つの積層鋼板の積層軸を結ぶ直線の中点と板状コイルの中心が同軸上になるように配置した場合は、ドーナツ型コイルで鉄芯を、板状コイルで巻き線をそれぞれ加熱するので、両コイルと内部部材間の距離の自由度が高くなる。
【００２０】
また、ドーナツ型コイルの使用に代えて、
コイルの一端を中心に据え、コイルの中心を頂点として、中心から外側に向かって錐状に巻いて最外側の部分から他端を取り出す錐状筒型コイルを、錐状筒型コイルの底面が外鉄型内部部材の積層鋼板の積層軸と直交し、かつ２つの外鉄型内部部材の積層鋼板の積層軸を結ぶ直線の中点が錐状筒型コイルの軸と同軸上になり、錐状筒型コイルの内部に前記積層鋼板の積層軸方向から出ている巻き線の一部が入るように設置して、外鉄型内部部材を誘導加熱しても良い。この場合、鉄芯と錐状筒型コイルの距離が近づくので、鉄芯部が集める磁束が多くなって、加熱速度が速くなる。
【００２１】
前記ドーナツ型コイル、板状コイル、錐状筒型コイルは、積層鋼板の積層軸方向に直交する面の一方の面だけでなく、両方の面に設置しても良い。これらのコイルを両方の面に設置した場合は、外鉄型内部部材の加熱時間を１／２に短縮できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、外鉄型柱上変圧器の内部部材を無害化する際に、内部部材を均一に、かつ高速で誘導加熱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態と共に各種の形態を添付図面を用いて詳細に説明する。
図１は柱上変圧器の内部部材の構造を説明する図で、（ａ）図に示す内鉄型と、（ｂ）図に示す外鉄型がある。このうち内鉄型は、巻き線１毎に１つの独立した閉磁路を有するようにした鉄芯形式で、鉄芯２が巻き線１の内側に配置されている。一方、外鉄型は、巻き線１毎に２つの独立した閉磁路を有するようにした鉄芯形式で、鉄芯２が巻き線１の外側に配置されている。
【００２４】
このうち内鉄型の内部部材は、図８に示す円盤型コイル１１のコイル面１１ａが、図９に示すように、鉄芯２を形成する積層鋼板の軸方向と直交するようにして、鉄芯２の近くに配置することで、鉄芯２を効率的に加熱することができる。
【００２５】
しかしながら、外鉄型の内部部材の場合は、内鉄型の内部部材のように、前記円盤型コイルを鉄芯の近くに配置することができないので、内鉄型内部部材に比べて鉄芯の加熱速度が遅くなる。
【００２６】
そこで、発明者らは、鉄芯２を構成する積層鋼板の積層軸方向から出ている巻き線１部を嵌め込む大きさの中央孔部分３ａを有する、図２に示すようなドーナツ型コイル３を使用すれば、外鉄型の内部部材の鉄芯にコイルを近付けることができ、鉄芯２を効率的に（高速で）加熱可能と考えて実験を行った。
【００２７】
実験は、図２に示すドーナツ型コイル３（幅が３２０mm、奥行が３８０mm、厚みが８mm）と、図８に示す円盤型コイル１１（外径が３６０mm、厚みが８mm）を使用し、幅が３３０mm、奥行が３４０mm、高さが２６０mmの外鉄型内部部材を加熱した。
【００２８】
このうち、ドーナツ型コイル３は、外径が８mm、内径が６mmの中空銅管を、コイルの一端をドーナツ形状の中央孔部分３ａに据え、この中央孔部分３ａから外側に向かって同一平面内に巻いて最も外側の部分から他端を取り出したものである。
【００２９】
一方、円盤型コイル１１は、前記と同じ中空銅管を、コイルの一端を中心に据え、中心から外側に向かって同一平面上で渦巻き状に巻いて最外円の部分から他端を取り出したものである。
【００３０】
実験は、図３（ａ）（ｂ）に示す配置にて、２０kHz帯の高周波周波数を、２．４kWの出力で行った。
【００３１】
ドーナツ型コイル３は、図３（ａ）に示すように、積層鋼板の積層軸と直交するようにして、中央孔部分３ａを積層鋼板から出ている巻き線１部分に嵌め込み、鉄芯２とコイル面３ｂとの距離が１０mmとなるように設置した。
【００３２】
一方、円盤型コイル１１は、図３（ｂ）に示すように、円盤型コイル１１を積層鋼板の積層軸と直交し、巻き線１とコイル面１１ａとの距離が１０mmとなるように配置した。この場合、鉄芯とコイル面１１ａとの距離は１０５mmとなった。
【００３３】
それぞれの場合の鉄芯及び巻き線表面の平均昇温速度を図４に、同じく発生する磁束と誘導電流の推測図を図５に示す。
【００３４】
実験の結果、円盤型コイル１１を使用した図３（ｂ）の配置例の場合は、コイル面１１ａの近傍の巻き線１全体の昇温速度は１４８℃／時間と比較的速いが（図４（ａ））、鉄芯の昇温速度は１６℃／時間と非常に遅い（図４（ｂ））。
【００３５】
これは、図５（ｂ）に示すように、誘導電流Ａは積層鋼板の側面に沿うように発生するが、コイル面１１ａと鉄芯２の距離が１０５mmと長くなるので、誘導電流量が少なく、鉄芯２が加熱されないからと推測される。
【００３６】
これに対して、ドーナツ型コイル３を使用した図３（ａ）の配置例の場合は、巻き線１の昇温速度は１３９℃／時間（図４（ａ））、鉄芯２の昇温速度は１１９℃／時間（図４（ｂ））と速く、内部部材全体が均一に昇温された。
【００３７】
これは、コイルと鉄芯の距離を１０mmと短くできるので、、図５（ａ）に示すように、鉄芯２が磁束Ｂを集め易く積層鋼板の側面に沿う誘導電流Ａが多く流れて鉄芯２が十分に加熱され、巻き線１は鉄芯２からの伝熱により加熱されたものと推測される。なお、コイルの耐熱性の観点から、コイルと鉄芯の距離は１０mmが最短である。
【００３８】
本発明は発明者らの上記着想に基づく実験の結果成されたもので、
ＰＣＢ油を含浸する外鉄型柱上変圧器の内部部材から前記ＰＣＢ油を加熱分離する際の加熱方法であって、
前記外鉄型内部部材の鉄芯となる積層鋼板の積層軸方向から出ている巻き線１部を嵌め込む大きさの中央孔部分３ａを有するドーナツ形状をなし、コイルの一端を前記中央孔部分３ａに据え、この中央孔部分３ａから外側に向かって同一平面内に巻いて最も外側の部分から他端を取り出すドーナツ型コイル３の、前記中央孔部分３ａを前記積層鋼板の積層軸と直交するようにして前記巻き線１部に嵌め込み、前記外鉄型内部部材を誘導加熱することを特徴とするものである。
【００３９】
本発明は、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。
【００４０】
例えばドーナツ型コイル３を使用して加熱する場合は、ドーナツ型コイル３を鉄芯２に近づけすぎると、逆に巻き線１との距離が離れるので、鉄芯２に比べて巻き線１が加熱され難くなる。
【００４１】
そこで、図６に示したように、コイルの一端を中心に据え、中心から外側に向かって同一平面上で渦巻き状に巻いて、最外側の部分から他端を取り出す板状コイル４を、鉄芯２の積層鋼板の積層軸方向の面から出ている、ドーナツ型コイル３を配置した側の巻き線１に面し、かつ２つの前記積層鋼板の積層軸を結ぶ直線の中点と板状コイル４の中心が同軸上になるように配置し、これらドーナツ型コイル３と板状コイル４で外鉄型内部部材を誘導加熱しても良い。
【００４２】
このようなドーナツ型コイル３と板状コイル４で加熱する場合、図６に示すように磁束Ｂと誘導電流Ａが発生し、ドーナツ型コイル３で鉄芯２を、板状コイル４で巻き線１をそれぞれ加熱できるので、両コイル３，４と内部部材間の距離の自由度が高くなる。
【００４３】
また、図７に示すように、コイルの一端を中心に据え、コイルの中心を頂点として、中心から外側に向かって錐状に巻いて最外側の部分から他端を取り出す錐状筒型コイル５を、錐状筒型コイル５の底面５ａが前記外鉄型内部部材の積層鋼板の積層軸と直交し、かつ２つの前記積層鋼板の積層軸を結ぶ直線の中点が錐状筒型コイル５の軸と同軸上になり、錐状筒型コイル５の内部に前記積層鋼板の積層軸方向から出ている巻き線１の一部が入るように設置して、外鉄型内部部材を誘導加熱しても良い。
【００４４】
このような錐状筒型コイル５で加熱する場合、鉄芯２とコイル５の距離が近づくので、鉄芯２部が集める磁束が多くなり、加熱速度が速くなる。
【００４５】
また、前記ドーナツ型コイル３、板状コイル４、錐状筒型コイル５は、積層鋼板の積層軸方向に直交する面の一方の面だけでなく、両方の面に設置しても良い。このように両方の面に設置した場合は、外鉄型内部部材の加熱時間を１／２に短縮できる。
【００４６】
なお、前記板状コイル４の形状は、円盤状に限らず矩形状でも良い。また、錐状筒型コイル５も円錐形に限らず四角錐などの角錐形状でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】柱上変圧器の内部部材の構造を説明する図で、それぞれ紙面上側は平面から見た図、下側は側面から見た図で、（ａ）は内鉄型、（ｂ）は外鉄型を示す。
【図２】本発明の加熱方法に使用するドーナツ型コイルを示した図で、（ａ）は平面から見た図、（ｂ）は側面から見た図である。
【図３】外鉄型柱上変圧器の内部部材を加熱実験する場合の配置例を示した図で、それぞれ紙面上側は平面から見た図、下側は側面から見た図で、（ａ）はドーナツ型コイルを使用する場合、（ｂ）は円盤型コイルを使用する場合を示す。
【図４】（ａ）は図３の配置の場合の鉄芯の昇温特性を示した図、（ｂ）は同じく巻き線の昇温特性を示した図である。
【図５】（ａ）は図３（ａ）の配置例における磁束と誘導電流の発生状態の推測図、（ｂ）は図３（ｂ）の配置例における磁束と誘導電流の発生状態の推測図で、それぞれ紙面上側は平面から見た図、下側は側面から見た図である。
【図６】ドーナツ型コイルと板状コイルを用いた本発明の加熱方法の説明図で、（ａ）は平面から見た図、（ｂ）は側面から見た図である。
【図７】錐状筒型コイルを用いた本発明の加熱方法の説明図で、（ａ）は平面から見た図、（ｂ）は側面から見た図である。
【図８】円盤型コイルの概略説明図で、（ａ）は平面から見た図、（ｂ）は側面から見た図である。
【図９】円盤型コイルを用いた内鉄型の内部部材の加熱方法の説明図で、（ａ）は平面から見た図、（ｂ）は側面から見た図である。
【符号の説明】
【００４８】
１    巻き線
２    鉄芯
３    ドーナツ型コイル
３ａ    中央孔部分
３ｂ    コイル面
４    板状コイル
５    錐状筒型コイル
５ａ    底面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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