(57)【要約】【課題】電気機器などの冷却システムの冷媒としてハイドロフルオロエーテル(HFE)を用い、その劣化分解が由来で発生する非凝縮性ガス中に含まれる有機系ガスやイオン成分を分析検査できるようにする。【解決手段】電気機器部１１から発生する非凝縮性ガスを、トラップ容器１６，分取部１７からなるサンプリング手段を介することで、有機系ガスとイオン成分とに分けて抽出できるようにし、これらをガス分析装置部１０のガス分析計１８，イオン分析計１９によりそれぞれ分析・検査可能とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属容器に封入されて発熱体に接液され、熱交換部を介して冷却・凝縮されながら一定期間運転される、フッ素を含むハロゲン系炭化水素を冷媒とする冷却システムにおいて、
前記冷媒の劣化由来で発生する非凝縮性分解ガスをサンプリングし、このサンプリングされた非凝縮性分解ガス中のフッ素系ガスを分析することを特徴とする冷媒の非凝縮性ガス分析方法。
【請求項２】
前記フッ素を含むハロゲン系炭化水素はハイドロフルオロエーテルであり、劣化分解によるガスは非凝縮性ガスであって、前記ハイドロフルオロエーテルの分解ガスとフッ素系ガスおよびフッ酸の少なくとも１つを含み、検出すべき主たる成分はフッ酸とフッ素イオンであることを特徴とする請求項１に記載の冷媒の非凝縮性ガス分析方法。
【請求項３】
金属容器に封入されて発熱体に接液され、熱交換部を介して冷却・凝縮されながら一定期間運転される、フッ素を含むハロゲン系炭化水素を冷媒とする冷却システムにおいて、
前記冷媒の劣化由来で発生する非凝縮性分解ガスをサンプリングするサンプリング手段と、このサンプリングされた非凝縮性分解ガス中のフッ素系ガスを分析する分析手段とを有することを特徴とする冷媒の非凝縮性ガス分析装置。
【請求項４】
前記フッ素を含むハロゲン系炭化水素はハイドロフルオロエーテルであり、劣化分解によるガスは非凝縮性ガスであって、前記ハイドロフルオロエーテルの分解ガスとフッ素系ガスおよびフッ酸の少なくとも１つを含み、検出すべき主たる成分はフッ酸とフッ素イオンであることを特徴とする請求項３に記載の冷媒の非凝縮性ガス分析装置。
【請求項５】
前記サンプリング手段は、前記非凝縮性分解ガスをトラップするトラップ部と、トラップしたガスの分取部とを含み、前記分析手段はガス分析計とイオン分析計とを含むことを特徴とする請求項３または４に記載の冷媒の非凝縮性ガス分析装置。
【請求項６】
前記分取部にて分取される有機系ガスは直接前記ガス分析計へ導かれ、前記分取部にて分取される分解ガス中のフッ素イオンとその他のイオン種は、ガス吸収純水抽出器を介して前記イオン分析計へ導かれることを特徴とする請求項５に記載の冷媒の非凝縮性ガス分析装置。
【請求項７】
前記ガス分析計はガスクロマトグラフ法により、前記イオン分析計はイオンクロマトグラフ法、またはイオン電極法によるものであることを特徴とする請求項５または６に記載の冷媒の非凝縮性ガス分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ハロゲン系炭化水素のハイドロフルオロエーテル（化学式C4F9OC2H5：以下、単にHFEとも略記する）を冷媒に用いる電気機器などの冷却システムの運転管理において、冷媒の劣化分解に由来する非凝縮性ガスを分析検査する方法と装置、特に、有機系ガスとイオン成分の定量分析が可能な分析方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却システムを利用した電気機器の一つにシリコン整流器があり、冷媒にはフロン113
が使われ運転されている。フロン冷却式シリコン整流器の冷媒であるフロンは電気絶縁性が高く、一般的には分解しにくいことや寒冷地で凍結しない利点はあるが、環境の問題から現在は新たには製造されていない。ただし、既に市場に展開されている設備は、稼動し続けられている。
【０００３】
代替フロン対策の面からは、純水沸騰冷却式のシリコン整流器が開発されている。しかし、寒冷地では凍結する問題があり、そのための対策としてヒータの取り付けも行なわれているが、運転管理などで種々の問題を抱えている。
一方、冷媒のフロン冷却方式と純水沸騰冷却式の代替として、フロンの代替冷媒としてHFEを適用するものは、物性適合性，耐食性，有害性およびオゾン破壊係数ゼロで温暖化係数が低いなど、地球環境の面からも利点が多く、盛んに検討されている。
【０００４】
HFEは特に寒冷地での凍結がなく、上記問題対策に有望視されているが、フッ素を含むハロゲン系炭化水素であり、例えば長期間の運転による分解等でフッ素イオン（F-）が発生し、さらには水分や酸素（空気）などが関与することによって、整流器部材の金属が腐食するという不具合が懸念される。つまり、フッ素を含むHFEを冷媒として用いたシリコン整流器等の電気機器では、使用条件の温度や水分などの運転条件によって劣化分解によるガスと、フッ素系ガスおよびフッ酸などの生成により金属の腐食が発生することが危惧され、ひいては地絡の問題に発展する可能性が推測されるので、冷媒の劣化分解によるフッ素イオン（F-）の分析検査と機器の管理を行ない、電気機器へ腐食対策を施すことが重要になっている。
【０００５】
フッ素を含む冷媒は種々のハロゲン系炭化水素のうち、特にHFEは電気絶縁性や熱安定性が高く、また分解し難いことなどが利点とされているが、使用条件によっては分解する可能性も指摘されている。
HFEが分解した場合については、使用条件によって異なるが、分解フッ素の生成は水分や酸素（空気）が関与した状態では金属と反応し、金属フッ化物を生成する。そして、熱分解等でフッ素を発生し、加水分解ではフッ酸を生成するようになり、腐食の原因となる。したがって、このような分解過程で発生するフッ素系ガスからのフッ酸の生成および解離で生じるフッ素イオンや有機系ガスの有無を分析検査することが必要となる。
【０００６】
しかしながら、HFEを冷媒に用いる電気機器冷却システムの運転管理における冷媒の劣化分解を評価するには、非凝縮性ガスの分析が重要であるが、発生するイオン成分や有機系ガスを分析検査する方法が無いのが現状である。つまり、ガス成分量を求める冷媒中の分解成分の指標となる主たる成分はフッ酸とそのフッ素イオンであるが、非凝縮性ガスをサンプリングし分析検査するまでの決まった方法が無いため、冷媒からの非凝縮性ガスを採取する方法と、イオン成分を抽出回収する方法および有機系ガスの各成分濃度を迅速に、かつ微量の定量分析ができる方法について、検討しなければならない。
【０００７】
イオン種の分析については、工場排水試験方法として「JIS K 0102」があり、試料状態が水試料であることを前提として、フッ化物イオン（F-）の定量方法が述べられているが、この発明での対象物は冷媒の非凝縮性ガスであることから、そのまま適用することはできない。また、上記方法では、冷媒からの非凝縮性ガス試料のような気体試料について、何らかの前処理を行なうことについても言及しておらず、すべての試料を網羅した分析方法というわけではない。
一方、有機系ガスは通常行なわれるガスクロマトグラフ法による分析方法が有力と考えられるが、ガス採取方法を適合させることが重要であり、装置上の工夫が必要である。
【０００８】
また、冷媒の分析技術として、例えば特許文献１に示すものがある。これは、非共沸混合冷媒の液相試料を採取し、気化させた後にガス分析装置に導入して混合溶媒を分析するに当り、試料が非共沸混合冷媒であることに起因する分析値の経時的なバラツキを防止し、かつ分析値の応答性を改善するものである。ここでは気化器を用い、気化後の混合冷媒ガスをガス分析装置に導入している。したがって、冷媒そのものの組成比分析に関わるものであり、冷媒の劣化分解を評価するための非凝縮性ガスの分析ではなく、発生するイオン成分や有機系ガスを分析検査する方法ではないので、適用することはできない。
【０００９】
そこで、HFEを冷媒に用いる電気機器冷却システムの運転管理における冷媒の劣化分解が由来で発生するイオン成分や有機系ガスを分析検査するには、冷媒流路における気相の一部からの非凝縮性ガスをトラップする機能と、トラップしたガスの分取機能を有し分解ガス中の有機系ガス，分解ガスからのフッ素イオンおよびその他のイオン種を抽出回収する方法と、イオン濃度を迅速にかつ微量定量分析ができる方法とを確立することが望まれる。
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−１１８７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
HFEを冷媒に用いる電気機器冷却システムの運転管理における冷媒の劣化を判断するために、冷媒の劣化分解が由来で発生する非凝縮性ガス中に含まれるイオン成分や有機系ガスを分析検査するものについて、上記に示した従来技術には、冷媒からの非凝縮性ガスのサンプリング方法や、イオン成分を抽出回収する方法がなく、各成分濃度を迅速にかつ微量定量分析ができないという問題がある。
【００１２】
すなわち、先の「JIS K 0102」では試料状態が水試料であることを前提としていて、イオン成分が含まれた水試料を扱うことが示されているだけで、HFEを冷媒とするものからのフッ素イオンの評価ではない。
また、特許文献１では、非共沸混合冷媒の液相試料を採取し、気化させてガス分析する分析値の経時的なバラツキ防止と分析値の応答性を改善するものであり、HFEの劣化分解を評価するものでもない。
【００１３】
したがって、この発明の課題は、HFEを冷媒に用いる電気機器冷却システムの運転管理における冷媒の劣化分解が由来で発生する、非凝縮性ガス中に含まれる有機系ガスやイオン成分を分析検査する方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような課題を解決するため、請求項１の発明では、金属容器に封入されて発熱体に接液され、熱交換部を介して冷却・凝縮されながら一定期間運転される、フッ素を含むハロゲン系炭化水素を冷媒とする冷却システムにおいて、
前記冷媒の劣化由来で発生する非凝縮性分解ガスをサンプリングし、このサンプリングされた非凝縮性分解ガス中のフッ素系ガスを分析することを特徴とする。
を特徴とする請求項１することを特徴とする。
この請求項１の発明においては、前記フッ素を含むハロゲン系炭化水素はハイドロフルオロエーテルであり、劣化分解によるガスは非凝縮性ガスであって、前記ハイドロフルオロエーテルの分解ガスとフッ素系ガスおよびフッ酸の少なくとも１つを含み、検出すべき主たる成分はフッ酸とフッ素イオンであることができる（請求項２の発明）。
【００１５】
請求項３の発明では、金属容器に封入されて発熱体に接液され、熱交換部を介して冷却・凝縮されながら一定期間運転される、フッ素を含むハロゲン系炭化水素を冷媒とする冷却システムにおいて、
前記冷媒の劣化由来で発生する非凝縮性分解ガスをサンプリングするサンプリング手段と、このサンプリングされた非凝縮性分解ガス中のフッ素系ガスを分析する分析手段とを有することを特徴とする。
この請求項３の発明においては、前記フッ素を含むハロゲン系炭化水素はハイドロフルオロエーテルであり、劣化分解によるガスは非凝縮性ガスであって、前記ハイドロフルオロエーテルの分解ガスとフッ素系ガスおよびフッ酸の少なくとも１つを含み、検出すべき主たる成分はフッ酸とフッ素イオンであることができる（請求項４の発明）。
【００１６】
上記請求項３または４の発明においては、前記サンプリング手段は、前記非凝縮性分解ガスをトラップするトラップ部と、トラップしたガスの分取部とを含み、前記分析手段はガス分析計とイオン分析計とを含むことができ（請求項５の発明）、この請求項５の発明においては、前記分取部にて分取される有機系ガスは直接前記ガス分析計へ導かれ、前記分取部にて分取される分解ガス中のフッ素イオンとその他のイオン種は、ガス吸収純水抽出器を介して前記イオン分析計へ導かれることができる（請求項６の発明）。
また、請求項５または６の発明においては、前記ガス分析計はガスクロマトグラフ法により、前記イオン分析計はイオンクロマトグラフ法、またはイオン電極法によるものであることができる（請求項７の発明）。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、フッ素を含む炭化水素を冷媒に用いる、例えば電気機器の冷却システムにおいて、上記冷媒をハイドロフルオロエーテル(HFE)とし、劣化分解によりガスとフッ素系ガスおよびフッ酸を発生する冷媒を、金属容器に封入して発熱体に接液させ熱交換部を介して冷却機能を発揮して長期間運転されるものにおいて、冷媒の劣化由来の非凝縮性ガスをサンプリングする工程と、このガス中のフッ素系ガスを分析する工程とを持たせるようにしたので、非凝縮性ガスを分析検査することが可能となる利点が得られる。特に、分解ガス中のフッ素イオンとその他のイオン種を抽出し、イオン成分の定量分析を可能にしたので、正確な分析をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１はこの発明の実施の形態を示す概要構成図で、大きくは非凝縮性ガス分析装置部１０と、冷却体・冷媒充填部１２および凝縮器１３などを有する電気機器部１１とから構成される。冷却体は発熱のある箇所で、その箇所での冷媒は冷却体，冷媒充填部１２を経て、冷媒の蒸気が凝縮器１３で凝縮され、作動液として下方へと流れ凝縮液となる。蒸気と一緒に上方へと集まる非凝縮性ガスは冷媒の蒸気が凝縮され、この蒸気ガスとは分離されて非凝縮性ガス位置１４に集まるようになる。
【００１９】
また、電気機器は発熱・加熱される一方、冷媒は凝縮器１３で冷却・凝縮されており、機器（管）内は若干の正圧になっているので、以降の非凝縮性ガスを採取することができる。非凝縮性ガス採取用開閉部１５で開閉操作されて、非凝縮性ガス分析装置１０の非凝縮性ガストラップ容器１６へとガスは導かれて採取される。非凝縮性ガスの採取に関わる開閉操作は、パーシングバルブで行なう。その後は非凝縮性ガス定容分取部１７で、ガス成分分析計１８とガス吸収機能および分取機能を具備したイオン成分分析計１９とに分けられ、電子制御装置２０で制御されて、ガス成分とイオン成分がそれぞれ分析検査される。
【００２０】
図２に図１の具体例を示す。
３２は、冷媒入り銅製試験容器（外形φ25.4ｍｍ×長さ540ｍｍ）２１，加熱部付き恒温槽２２，非凝縮性ガス部２３および非凝縮性ガス採取開閉部管（外形φ6ｍｍ×長さ50ｍｍ）へのパーシングバルブ取付け部２４などからなる冷媒中非凝縮性ガス分析試験用ガス発生部である。３１は、この発明の重要な構成部の１つであるガストラップ容器２５，ガス分析計２６，ガス吸収瓶・ガス吸収液２８でガスを吸収させ、ガス吸収液の分取機能を具備したイオン成分分析計２９などからなる非凝縮性ガス分析検査装置構成部である。
【００２１】
図３は、図１および図２で用いるイオン成分分析法との一例であるイオンクロマトグラフ（IC）測定装置の概要図で、以下に述べるイオン成分分析ではイオンクロマトグラフ分析装置を用いるものとする。
図４は、冷媒の非凝縮性ガス中のフッ素をフッ素イオン（F-）として分析検査するときに得られるフッ素イオンを説明するための、他の陰イオン成分を含む標準液のクロマトグラムの例である。
【００２２】
図５はフッ素イオンを定量分析する際の濃度を求める検量線で、ピーク面積とイオン濃度との関係を示すグラフであり、相関係数（R2）が0.999以上で相関性が良好であることを示している。
図６は、実試料の非凝縮性ガス吸収液でのフッ素イオンを含む陰イオン分析例のクロマトグラムである。
図７は、図１および図２で用いる非凝縮性ガス中の有機ガス成分分析法としての例を示す、ガスクロマトグラフ(GC)測定装置の概要図である。
【００２３】
ここで、冷媒の非凝縮性ガスについて図８，図９を参照して説明する。はじめに、HFEを冷媒に用いる電気機器の冷却システムの運転管理における冷媒の劣化を判断するために、冷媒の分解由来で発生する非凝縮性ガス中に含まれるイオン成分や有機系ガスを分析検査するが、まず、冷媒からの非凝縮性ガスの生成について説明する。
【００２４】
図８は、密閉した中空容器内に少量の作動媒体（冷媒）を減圧封入してあるもので、容器内に非凝縮性ガスが無いヒートパイプの場合の例である。
容器下端の加熱部８５に熱が加えられると作動液８４は蒸発潜熱を奪って気化し、他端冷却部の放熱部８１との間に圧力差ができることから、蒸気８３は冷却部に移動する。そこで蒸気８３は凝縮し、等量の凝縮潜熱を放出する。冷却部で凝縮した作動液８４は重力により再び下部の加熱部８５に戻される。加熱と冷却が継続されれば蒸気８３が移動し、凝縮して凝縮液が帰還し蒸気のサイクルを繰り返す。
【００２５】
図９に、容器内に非凝縮性ガスが有るヒートパイプの場合の例を示す。図８で非凝縮性ガスが無い場合のものに、作動流体液と蒸気のほかに空気（窒素と酸素）などの常温で非凝縮性ガスを適当量封入された場合は、加熱部９１からの熱入力９２の大小によって冷却部９７の実効長さの伝熱面積が変わる。熱入力９２が小さいときは作動液９５の蒸気圧が低く、蒸気とガス境界面が実効冷却部９７を小さくする方向に移動するので、凝縮面積（長さ）が減少して放熱量９８が減る。逆に、熱入力９２が大きいときは放熱量が増大し、実効冷却部９７の長さが長くなる。このとき、作動蒸気は温度の低い部分に移動し凝縮して液になり、体積が１／（数百〜千数百）と小さくなり、密度を増して重力により下部に移動する。
【００２６】
これに対し、非凝縮性ガス９９は常温以上では温度を低くしても凝縮しないし、密度も小さいので、作動蒸気で上部に押し上げる作用がある。非凝縮性ガス部分９９は、容器の外表面が冷却され作動蒸気部分のように潜熱移動が無いため、容器の外表面温度が低くなる性質を利用して、容器の非凝縮性ガス部分の内径を一定にしておけば、温度の低い部分の長さを計測することにより、非凝縮性ガス量を測ることが可能となる。ただし、このガス量は、温度・圧力等の換算が必要である。
また、ヒートパイプ製造時には一般に、非凝縮性ガスが混入しないように作製しているが、作動液冷媒の分解等により非凝縮性ガスが発生するので、この非凝縮性ガスをサンプリングできるようにして分析検査すれば、分解ガス成分評価ができるようになる。
【００２７】
次に、実施例１として、HFEを冷媒に用いる試験装置で、フッ素を含む冷媒の劣化由来の非凝縮性分解ガスサンプリング工程について述べ、実施例２として非凝縮性ガス中のフッ素ガスを分析検査する工程と結果の例について述べる。
【００２８】
〔実施例１〕
（冷媒の劣化由来の非凝縮性分解ガスのサンプリング工程）
非凝縮性分解ガスのサンプリングについて、図２を参照して説明する。これは、冷媒と機器に関係する銅製試験材料を銅製試験容器に封入して加熱し、冷媒の分解ガスの有無を調べ、ガスの種類と量などの特性や銅材料の腐食試験評価を目的としている。図２の符号２１が冷媒入り銅製試験容器（外径φ25.4ｍｍ×長さ540ｍｍ）であり、加熱部付き恒温槽２２を用いて実験した。用いた冷媒と試験片等の詳細な条件は、以下の通りである。
【００２９】
（１）ヒートパイプ（HP）の冷媒接液材料および冷媒（作動液）について
・容器，試験片：全て無酸素銅＋冷媒（作動液；脱気有り）
・試験片：接合部はTig溶接＋容器パイプ（外径φ25.4ｍｍ/t1.0mm）
・試験温度：130±2℃、試験時間：3ヶ月以上
・冷媒（作動液  約80cm3封入）：ハイト゛ロフロオロエーテル（HFE）、化学式；        C4F9OC2H5)
沸点  76℃、凝固点  −138℃、蒸気圧  0.0160Mpa(120Tor)
蒸発潜熱  125.6kJ/Kkg(30cal/g)、密度  1.43g/ cm3
比熱  1214 J/kg・K(0.29cal/g℃)、水の溶解度  92ppm（wt）（飽和状態）
環境テ゛ータ：ODP(CFC-11=1) =0、大気寿命0.8年、許容濃度200 ppm
・ヒートパイプサンプル封入用液（静的加熱のみ）
【００３０】
（２）非凝縮性ガス発生試験の推定ガス量について
・推定ガス量の求め方；
HPサンプル（外径φ25.4ｍｍ×長さ540ｍｍ）、両先端は潰して溶接封止したもの      を、試験容器（銅製ハ゜イフ゜）の下部を温浴で60℃に加熱し、試験容器上部の温      度を測定した。この結果より、試験容器上部の温度の傾斜度合いをグラフ化し、そ      のグラフからガス量を求めた。試験容器上部のガス温度は比較的低いので、大気圧      状態に換算した。
・HPサンプル（外径φ25.4ｍｍ×長さ540ｍｍ）の非凝縮性ガス量（76℃時の目安）      は、今回の試験容器によって若干の差が有り、約36〜53 cm3であることが分かっ      た。
【００３１】
以降のガスサンプリングはこの非凝縮性ガスを採取することであり、冷媒の分解ガスおよび分解ガス由来のフッ素系成分を分析検査することにある。
図２における非凝縮性ガスのガスサンプリングは、非凝縮性ガス採取用開閉部（外径φ6ｍｍ×長さ50ｍｍ）２４へのパーシングバルブ取付け部からの開閉操作で、加熱部付き恒温槽２２で冷媒の沸点である76℃の加熱効果によって集まる、試験装置上部の非凝縮性ガス２３をガストラップ容器２５に捕集することであり、このときのガス量は、上記の通り約30〜60 cm3である。このトラップされたガスの一部は、この試験で準備したガスクロマトグラフ（ＧＣ）のガス分析計２６に送られて分析検査される。また、トラップされたガスの一部は、吸収・採取ガス用ポンプ２７で吸引され、ガス吸収びん２８に導かれ、準備した100mlの超純水ガス吸収液に吸引捕集する。次いで、ガス吸収液の分取機能を具備したイオン成分分析計２９であるイオンクロマトグラフ法で分析検査する。以上により、冷媒の劣化由来の非凝縮性分解ガスのサンプリング工程が完了する。
【００３２】
〔実施例２〕
（非凝縮性ガスのフッ素ガスと有機系ガスを分析検査する工程）
図１に符号１９や図２に符号２９で示される、冷媒中非凝縮性ガス分析計を構成する非凝縮性ガス中イオン成分分析方法について、図３〜６を参照して説明する。
図３のイオンクロマトグラフは、電解質溶液調整部４４の溶離液である水酸化カリウム（KOH）が脱気装置（デガッサー）４６を経て、非凝縮性ガスの抽出回収水試料を注入される試料導入バルブ４７に導かれ、イオン交換樹脂製のガードカラム４８および分離カラム４９を通すことで、カラム内では水和半径の大小、Van der Waals（ファンテ゛ルハ゛ールス）力の相互作用によってイオン種の相互分離を行ない、除去システム（サプレッサー）５０を通すことにより、バックグラウンドの伝導度を下げ、検出セル５１で目的とするイオン種を高感度で検出し、クロマトグラムとして得るものである。
【００３３】
イオンクロマトグラフ法は、数mlの試料液を用いて、１回の測定で数種の陰イオン成分を同時に測定することができ、分離分別定量分析を行なうことができる。検出セル５１には、フローセル型の伝導度検出器を用いており、各イオン成分の伝導度に基づくイオンクロマトグラムのピーク面積や高さから、目的とする分析試料溶液中のイオン成分濃度が求められる。分析試料溶液中のイオン濃度を求めることにより、例えばイオン成分量（単位：ppm,mg/Lまたはμg）として算出することができる。なお、陽イオンを分析するときは、カラムと溶離液を陽イオン分析用に別途組み替えることによって対応できる。
【００３４】
次に、検量線の検討を行ない、定量分析ができるようにした。イオンクロマトグラフ法によるイオン成分分離分析条件を以下に示す。
（イオン成分測定条件）なお、装置，カラム，溶離液はすべてDIONEX社製のものを用いた。
１）方法：イオンクロマトグラフ(IC)法
２）分離カラム：陰イオン用  IonPac AS17、 IonPac AG17
３）溶離液：陰イオン用EGC-KOH（水酸化カリウム  10Mmスタート・ステッフ゜ク゛ラシ゛ェント）
４）除去システム：オートサプレッサー(ASRS)
５）試料液量：10μL  ループ法
６）定量法：イオンクロマトグラムピーク面積とイオン成分濃度の検量線法
【００３５】
図４にハロゲンイオンを含む陰イオン標準液のクロマトグラムの例を示し、図５にフッ素イオンの濃度(ppm)とピーク面積の関係からなる検量線の例を示した。また、この発明の実施例に係る試料液中の塩素イオンとフッ素イオン濃度の実験式を次式に示す。なお、式中のＸは面積である。
フッ素イオン（F-ppb）＝2.329Ｘ−0.019（相関係数  0.9994）
フッ素イオンの濃度と面積の相関係数は0.999以上であり、良好であることが分かる。非凝縮性ガスの抽出回収水試料中のイオン分析は、イオンクロマトグラフ法によるイオン測定により得られる、フッ素イオンのピーク面積から液中濃度を算出することにより、定量分析することができる。
【００３６】
表１に、実試料の非凝縮性ガス吸収液のフッ素イオン濃度分析結果を示す。
【表１】
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【００３７】
上記表１での試験試料は、先の実施例１に示したとおりであり、特に試験温度(130±2℃)，試験時間（９ヶ月）の試験容器を開封し、分析検査した。非凝縮性ガス発生試験の推定ガス量は、上記の通り36〜53 cm3である。このガスサンプリング工程を経て、非凝縮性ガス中のフッ素系ガスと有機系ガスを分析検査する工程を経た中の、ガス中イオン成分分析検査結果である。イオン成分分析条件は、上記実施例２のイオンクロマトグラフ法によるイオン成分分離分析条件によっている。
【００３８】
図５に示す検量線によるフッ素イオン定量分析精度は、繰返し分析の変動係数（CV）が１％以下で良好である。したがって、試験容器開封時ガス中のフッ酸(F-)は精度良く分析できており、試料間の違いは有意差として分析検査できることが分かる。
図６に、実試料である非凝縮性ガス吸収液の分析例の陰イオンクロマトグラムを示す。６１はフッ素イオンピーク、６２は亜硝酸イオンピーク、６３はグラジェント法の測定による溶離液濃度の変更線を示す。この場合の亜硝酸イオンは本冷媒とは関係しない成分であり、実験に用いた銅製試験片の洗浄残渣である。このように、本イオン分析検査では、フッ素イオン成分以外の不純物混入イオンや冷媒の分解ガスイオンを分析検査できる利点もあることが分かる。
【００３９】
次に、図１に符号１８で示し、図２に符号２６で示す非凝縮性ガス分析計について、図７を参照して説明する。
高圧ガスボンベ７１からの高圧ガスを水素キャリアガス流量制御部７２にて調整し、分離カラム７４と水素炎イオン化検出器（FID）７５からなる流路に、試料導入部７３から有機系ガス成分を導入することにより、ガスクロマトグラフ法でガスの種類と量を測定するものである。
【００４０】
今回、前記に同じ試験試料の非凝縮性ガス中のフッ素系ガスと、有機系ガスを分析検査する工程を経たガス中有機系ガスの分析検査を実行した。有機系ガスの分析条件は、以下の通りである。
（有機系ガス成分測定条件）なお、装置，カラム，溶離液はすべて島津社製のものを用いた。
１）方法：ガスクロマトグラフ(GC)法
２）GC：島津  14A
３）検出器：FID（温度；200℃）
４）分離カラム：DB-5 、長さ30m、内径0.25φ
５）オーブン：温度50〜280℃
非凝縮性ガス中の有機系ガス分析結果は、試験に用いている冷媒であるHFEが微量検出されただけで、他の有機系ガス成分は検出されなかったので、その測定データについては開示を省略した。
【００４１】
したがって、今回の試験温度(130±2℃)、試験時間（９ヶ月）の試験容器を開封し、分析検査した冷媒中の非凝縮性ガス量は微量であって、冷媒由来の微量フッ素イオンが分析検査できた。以上の結果から、HFEを冷媒に用いる電気機器の冷却システムの運転管理における冷媒の劣化を判断するためには、冷媒の分解由来で発生する非凝縮性ガス中に含まれるイオン成分や、有機系ガスを分析検査することが有効であることが分かる。また、本分析検査方法では、表１にも示したようにフッ素イオン以外の他のイオンも同時に分離定量することができる。この発明は、冷媒中の遊離イオンの分析検査ができることを見出した点からも、極めて実用的といえる。
【００４２】
以上のように、ハロゲン系炭化水素を冷媒に用いる電気機器などの冷却システムの運転管理における冷媒の劣化分解が由来で発生するフッ素イオンを分析検査するため、非凝縮性ガスを吸収・抽出回収する試料調整方法を用い、微量イオンを迅速に定量分析できるようにしたので、フッ素系ガスからフッ素イオンを分析検査するための手法が完成したことになる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】電気機器冷却システムの冷媒中非凝縮性ガス分析装置を示す概要構成図
【図２】図１の具体例を示す構成図
【図３】イオンクロマトグラフ測定装置の概要図
【図４】陰イオン標準液のクロマトグラム
【図５】フッ素イオンを定量分析する際の濃度を求める検量線の説明図
【図６】非凝縮性ガス吸収液の陰イオン分析例を示すクロマトグラム
【図７】ガスクロマトグラフ測定装置の概要図
【図８】容器内に非凝縮性ガスが無い場合のヒートパイプ内の動作説明図
【図９】容器内に非凝縮性ガスが有る場合のヒートパイプ内の動作説明図
【符号の説明】
【００４４】
１０…非凝縮性ガス分析装置部、１１…電気機器部、１２…冷却体・冷媒充填部、１３…凝縮器、１４，２３…非凝縮性ガス、１５…非凝縮性ガス採取用開閉部、１６…非凝縮性ガストラップ容器、１７…非凝縮性ガス定容分取部、１８…ガス成分分析計、１９，２９…イオン成分分析計、２０…電子制御装置、２１…冷媒入り銅製試験容器、２２…加熱部付き恒温槽、２４…非凝縮性ガス採取用開閉部管へのパーシングバルブ取付け部、２５…ガストラップ容器、２６…ガス分析計、２７…吸収・採取ガス用ポンプ、２８…ガス吸収びん・ガス吸収液、３０…排ガス・廃液、３１…非凝縮性ガス分析検査装置、３２…冷媒中非凝縮性ガス分析試験用ガス発生部、４１…排出回収水試料、４２…イオンクロマトグラフ測定装置、４３…データ処理装置、４４…電解質溶液調整部、４５…陰イオンクロマトグラフ溶離液(KOH)、４６…脱気装置（デガッサー）、４７…試料導入バルブ、４８…ガードカラム、４９…分離カラム、５０…除去システム（サプレッサー）、５１…検出セル、７１…高圧ガスボンベ、７２…キャリヤーガス流量制御部、７３…試料導入部、７４…分離カラム、７５…検出器、７６…記録計、８１，９８…放熱、８２，９４…容器、８３，９３…蒸気、８５，９２…加熱、９１…加熱部、９５…凝縮（作動液）、９６…冷却部、９７…実効冷却部。
【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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