(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＦ６ガスが封入された被回収容器(１)と；この被回収容器(１)に接続され、槽内に吸着材が収容されて成る低温吸着ポンプ(５)と；この低温吸着ポンプ(５)の槽内を液体窒素温度まで冷却可能な冷却手段(６)と；前記低温吸着ポンプ(５)の槽内を所定温度まで昇温可能なヒーター装置(７)と；前記被回収容器(１)と低温吸着ポンプ(５)にそれぞれ接続された油回転ポンプ(４)と；この油回転ポンプ(４)に直列的に接続された移送用圧縮機(３)と；この移送用圧縮機(３)に接続され、前記被回収容器(１)から低温吸着ポンプ(５)を経由して移送されたＳＦ６ガスを収容可能な貯蔵容器(２)とを含んで構成され、
前記被回収容器(１)と油回転ポンプ(４)間のバルブ(Ｂ3)を閉じた状態で、被回収容器(１)と低温吸着ポンプ(５)間のバルブ(Ｂ4)を開いて冷却下の吸着槽内でＳＦ６ガスを凝縮可能とする一方、今度は低温吸着ポンプ(５)と被回収容器(１)間のバルブ(Ｂ4)を閉じて、低温吸着ポンプ(５)と油回転ポンプ(４)間のバルブ(Ｂ6)を開くことにより昇温下の吸着槽内で気化したＳＦ６ガスを貯蔵容器(２)に回収可能としたことを特徴とするＳＦ６ガス回収装置。
【請求項２】
被回収容器(１)と油回転ポンプ(４)の間に複数の低温吸着ポンプ(５・５…)を並列に接続し、これらの低温吸着ポンプ(５・５…)を各バルブ(Ｂ5・Ｂ5…)の開閉によって選択的に使用可能としたことを特徴とする請求項１記載のＳＦ６ガス回収装置。
【請求項３】
低温吸着ポンプ(５)の槽内に吸着分子が異なる複数種の吸着材を収容すると共に、ヒーター装置(７)に温度調節機能を設けてＳＦ６ガス以外の不純物ガスを分留・除去可能としたことを特徴とする請求項１または２に記載のＳＦ６ガス回収装置。
【請求項４】
低温吸着ポンプ(５)に接続された油回転ポンプ(４)を、別系統で被回収容器(１)に直接接続して、被回収容器(１)と低温吸着ポンプ(５)間のバルブ(Ｂ4)を閉じた状態で被回収容器(１)内のＳＦ６ガスを低温吸着ポンプ(５)を経由せずに回収可能としたことを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載のＳＦ６ガス回収装置。
【請求項５】
被回収容器(１)と貯蔵容器(２)とを移送用圧縮機(３)を介して別系統で接続し、被回収容器(１)内のＳＦ６ガスを移送用圧縮機(３)のみで回収可能としたことを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載のＳＦ６ガス回収装置。
【請求項６】
被回収容器(１)と貯蔵容器(２)とを別系統で直接接続し、被回収容器(１)内のＳＦ６ガスを被回収容器(１)と貯蔵容器(２)の差圧により回収可能としたことを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載のＳＦ６ガス回収装置。
【請求項７】
被回収容器(１)に封入されたＳＦ６ガスを別の貯蔵容器(２)に移送する方法であって、
被回収容器(１)内のＳＦ６ガスを、油回転ポンプ(４)と移送用圧縮機(３)により貯蔵容器(２)に移送する第一の段階と；ＳＦ６ガスの移送速度が低下する粘性流と分子流の境界領域に近づいた、配管直径と圧力で決まる遷移圧力領域に入るところでは、一旦、油回転ポンプ(４)の排気を止めてバルブ(Ｂ3)を閉じ、吸着材が収容された低温吸着ポンプ(５)へのバルブ(Ｂ4)を開いて、冷却手段(６)により液体窒素温度に冷却した槽内でＳＦ６ガスを凝縮させる第二の段階と；その後、被回収容器(１)と低温吸着ポンプ(５)間のバルブ(Ｂ4)を閉じて、ヒーター装置(７)で低温吸着ポンプ(５)内を所定温度まで昇温する第三の段階と；低温吸着ポンプ(５)と油回転ポンプ(４)間のバルブ(Ｂ6)を開いて貯蔵容器(２)へ再度、油回転ポンプ(４)と移送用圧縮機(３)を用いて吸着槽内で気化したＳＦ６ガスを移送する第四の段階とを含むことを特徴とするＳＦ６ガス回収方法。
【請求項８】
第一の段階の前に被回収容器(１)内のＳＦ６ガスを、被回収容器(１)と貯蔵容器(２)の差圧及び移送用圧縮機(３)によって貯蔵容器(２)に移送することを特徴とする請求項７記載のＳＦ６ガス回収方法。
【請求項９】
第三の段階および第四の段階において、吸着分子が異なる複数種の吸着材を収容した低温吸着ポンプ(５)を、温度調節機能を備えたヒーター装置(７)で昇温してＳＦ６ガスに含まれている不純物ガスを分留除去することを特徴とする請求項７または８に記載のＳＦ６ガス回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＦ６ガス回収装置、及びＳＦ６ガス回収方法の改良、詳しくは、発電所、変電所、加速器施設等において使用される高電圧機器の圧力容器または密封容器中に、放電を消弧する或いは放電を防止するために封入されるＳＦ６ガス(絶縁ガス)を、外界に放出することなく完全に回収して別容器に移送を行えるＳＦ６ガス回収装置、及びその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術は、圧力差と油回転ポンプと圧縮機を用いて、装置容器と貯蔵容器の間を繰り返し、移送する方法が採られている。耐圧の高い油回転ポンプを用いて各容器の中にあるＳＦ６ガスを残留量ができるだけ少なくなるように、低い圧力まで排気する。この油回転ポンプの背圧を圧縮機を用いて移送終点へ高い圧力にして移送する。このようにして高価なＳＦ６ガスの消費量と排出量を低減する努力が行われている。
【０００３】
しかしながら、大型の油回転ポンプでも排気速度が不十分で、遷移圧力領域以下では時間がかかるために実際的ではなく、通常は適当な圧力で排気を打ち切る。この最終圧力は１mBar程度がやっとで最初の加圧充填量の0.02％程度は少なくとも外部放出される。この量は大型容器を用いる発電所、変電所、加速器施設などにおいて無視できる量ではない。温暖化係数が24000倍のＳＦ６ガスは1台当たり年間数回の排気で無視できない影響が地球温暖化現象に出ていると考えられる。
【０００４】
また、従来においては、温暖化ガスの外部放出を止めるために温暖化係数が１ケタから２ケタ小さい代替フロンガスを使用する方法も提案されている。絶縁性能はおおよそ下記表１に示す温暖化係数の逆の順番でＳＦ６ガスが一番高い。このため、代替フロンでは、高い絶縁性能が確保されない。またＳＦ６ガス以外では可燃性や毒性など安全性確保が危惧される。その点はＳＦ６ガスは結核等の気胸治療目的で使用された実績があり、毒性も可燃性も腐食性などの問題はない。
【表１】
0005517128.tif 000002
【０００５】
また他にも、大排気量超高真空ポンプであるターボ分子ポンプやメカニカルブースターや拡散ポンプやエジェクターポンプの使用も提案されているが、これらは大型では桁違いに高価となり、排気ポンプの付帯設備などで設置場所にも困難が伴う。またＳＦ６など凝縮性気体などに対する選択性がないために残留ガスの分圧が高くなり、ＳＦ６ガスの最終到達真空度は従来技術より１ケタ程度下回るだけとなる。また選択性もないことからガスの純化もできない。
【０００６】
一方、従来においては、吸着材を利用してＳＦ６ガスを選択分離して回収する技術も提案されているが(特許文献１〜３参照)、これらは、正圧下においてＳＦ６ガスの吸着回収を行う技術であるため、装置容器中に残るＳＦ６ガスの残留量を著しく低減できるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３７６１１号公報（第２−１１頁、第１−７図）
【特許文献２】特開２００１−２８３６９２号公報（第２−１３頁、第１−５図）
【特許文献３】特開２０００−１３５４１２号公報（第２−２０頁、第１−５図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の如き問題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、既に安全性や絶縁性能が確定しており、また生産技術が確定して安価に大量に入手できるＳＦ６ガスを別容器に移送する際に、装置容器からＳＦ６ガスを残さず回収して地球環境への放出を防止できるＳＦ６ガス回収装置及びその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者が上記課題を解決するために採用した手段を添付図面を参照して説明すれば次のとおりである。
【００１０】
即ち、本発明は、ＳＦ６ガス回収装置を、ＳＦ６ガスが封入された被回収容器１と；この被回収容器１に接続され、槽内に吸着材が収容されて成る低温吸着ポンプ５と；この低温吸着ポンプ５の槽内を液体窒素温度まで冷却可能な冷却手段６と；前記低温吸着ポンプ５の槽内を所定温度まで昇温可能なヒーター装置７と；前記被回収容器１と低温吸着ポンプ５にそれぞれに接続された油回転ポンプ４と；この油回転ポンプ４に直列的に接続された移送用圧縮機３と；この移送用圧縮機３に接続され、前記被回収容器１から低温吸着ポンプ５を経由して移送されたＳＦ６ガスを収容可能な貯蔵容器２とを含んで構成し、
前記被回収容器１と油回転ポンプ４間のバルブＢ3を閉じた状態で、被回収容器１と低温吸着ポンプ５間のバルブＢ4を開いて冷却下の吸着槽内でＳＦ６ガスを凝縮可能とする一方、今度は低温吸着ポンプ５と被回収容器１間のバルブＢ4を閉じて、低温吸着ポンプ５と油回転ポンプ４間のバルブＢ6を開くことにより昇温下の吸着槽内で気化したＳＦ６ガスを貯蔵容器２に回収可能とした点に特徴がある。
【００１１】
なお、本願明細書中で使用する「ＳＦ６ガス」には、ＳＦ６ガスと物性が近い類似の絶縁ガスも含まれるものとする。また上記「被回収容器１」は、ＳＦ６ガスの移送出発点となる容器を指し、「貯蔵容器２」は、ＳＦ６ガスの移送終点となる容器を指す。したがって、使用状態により被回収容器(または貯蔵容器)が、装置容器となることもあればバッファタンクとなることもある。
【００１２】
また、本発明では、被回収容器１と油回転ポンプ４の間に複数の低温吸着ポンプ５・５…を並列に接続し、これらの低温吸着ポンプ５・５…を各バルブＢ5・Ｂ5…の開閉によって選択的に使用して被回収容器１内の真空度を高めることもできる。
【００１３】
また、本発明では、低温吸着ポンプ５の槽内に吸着分子が異なる複数種の吸着材を収容すると共に、ヒーター装置７に温度調節機能を設けてＳＦ６ガス以外の不純物ガスを分留除去可能とすることもできる。
【００１４】
また、本発明では、低温吸着ポンプ５に接続された油回転ポンプ４を、別系統で被回収容器１に直接接続して、被回収容器１と低温吸着ポンプ５間のバルブＢ4を閉じた状態で被回収容器１内のＳＦ６ガスを低温吸着ポンプ５を経由せずに回収することもできる。
【００１５】
また、本発明では、被回収容器１と貯蔵容器２とを移送用圧縮機３を介して別系統で接続し、被回収容器１内のＳＦ６ガスを移送用圧縮機３のみで回収することもできる。そしてまた、本発明においては、被回収容器１と貯蔵容器２とを別系統で直接接続し、被回収容器１内のＳＦ６ガスを被回収容器１と貯蔵容器２の差圧により回収することもできる。
【００１６】
他方また、本発明では、上記回収装置の被回収容器１に封入したＳＦ６ガスの貯蔵容器２への移送を、被回収容器１内のＳＦ６ガスを、油回転ポンプ４と移送用圧縮機３により貯蔵容器２に移送する第一の段階と；ＳＦ６ガスの移送速度が低下する粘性流と分子流の境界領域に近づいた、配管直径と圧力で決まる遷移圧力領域に入るところでは、一旦、油回転ポンプ４の排気を止めてバルブＢ3を閉じ、吸着材が収容された低温吸着ポンプ５へのバルブＢ4を開いて、冷却手段６により液体窒素温度に冷却した吸着槽内でＳＦ６ガスを凝縮させる第二の段階と；その後、被回収容器１と低温吸着ポンプ５間のバルブＢ4を閉じて、ヒーター装置７で低温吸着ポンプ５の槽内をＳＦ６ガスが蒸発する所定温度まで昇温する第三の段階と；低温吸着ポンプ５と油回転ポンプ４間のバルブＢ6を開いて貯蔵容器２へ再度、油回転ポンプ４と移送用圧縮機３を用いて吸着槽内で気化したＳＦ６ガスを移送する第四の段階とを踏んで行うことができる。
【００１７】
また、本発明では、上記第一の段階の前に被回収容器１内のＳＦ６ガスを、被回収容器１と貯蔵容器２の差圧及び移送用圧縮機３によって貯蔵容器２に移送することもできる。そしてまた、本発明では、上記第三の段階および第四の段階において、吸着分子が異なる複数種の吸着材を収容した低温吸着ポンプ５を、温度調節機能を備えたヒーター装置７で昇温してＳＦ６ガスに含まれている不純物ガスを分留除去することもできる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、装置容器から貯蔵容器にＳＦ６を移送するための排気ポンプに、液体窒素温度まで冷却可能な高性能の低温吸着ポンプを使用したことにより、装置容器内のＳＦ６圧力が１mbarからさらに７−８桁以上低い超高真空状態としてＳＦ６ガスの残留量を極めて僅かな量に抑えることができるため、従来の技術では不可能であったＳＦ６ガスの実質的な完全回収が可能となる。
【００１９】
そしてこれにより、地球温暖化ガスであるＳＦ６ガスが外部に放出することなく装置容器の保守点検・修理改造等を行うことができるため、高性能で利便性に優れたＳＦ６ガスを地球環境に悪影響を及ぼすことなく利用できる。
【００２０】
したがって、本発明により、発見できるかどうかも分からない安全かつ高性能で、しかも、温暖化係数も小さい新たな絶縁ガスを待つことなく、絶縁ガスの環境面での問題を解消できるＳＦ６回収装置を提供できることから、本発明の実用的利用価値は頗る高い。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例１におけるＳＦ６ガス回収装置を表す装置構成図である。
【図２】本発明の実施例１におけるＳＦ６ガスの回収方法を表す工程説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
『実施例１』
本発明の実施例１について、図１及び図２に基いて説明する。同図において、符号１で指示するものは被回収容器であり、符号２で指示するものは貯蔵容器である。また、符号３で指示するものは移送用圧縮機であり、符号４で指示するものは油回転ポンプである。また、符号５で指示するものは低温吸着ポンプであり、符号６で指示するものは冷却手段である。符号７で指示するものはヒーター装置である。
【００２３】
[回収装置の説明]
まずＳＦ６ガスの回収装置について説明する。この実施例１では、高電圧が印加される装置において、放電損傷を防止するために絶縁ガスであるＳＦ６ガスが封入された装置容器(密封容器)を被回収容器１として使用する(図１参照)。そして、この被回収容器１からＳＦ６ガスを移送して収容する貯蔵容器２にはバッファタンクを使用する。
【００２４】
また実施例１では、上記被回収容器１と貯蔵容器２を直接接続すると共に、この配管とは別系統で被回収容器１と貯蔵容器２を移送用圧縮機３を介して接続している。また更に前記配管とは別系統で、直列に繋いだ油回転ポンプ４と移送用圧縮機３を介して被回収容器１と貯蔵容器２を接続している。
【００２５】
一方、上記被回収容器１には、槽内に吸着材を収容した低温吸着ポンプ５を接続し、この低温吸着ポンプ５・５…は、上記油回転ポンプ４に接続する。なお実施例１では、被回収容器１と油回転ポンプ４の間に複数の低温吸着ポンプ５・５…を並列に接続している。また、低温吸着ポンプ５の槽内には、吸着分子が異なる複数種の吸着材を収容している。
【００２６】
そして更に、上記低温吸着ポンプ５には、槽内を液体窒素温度まで冷却可能な冷却手段６を備える。ちなみに本実施例では、冷却手段６に液体窒素を投入する装置を使用しているが、冷却手段６に冷凍機を使用したり、液体窒素と冷凍機を併用することもできる。
【００２７】
また、上記低温吸着ポンプ５には、槽内を所定温度まで昇温可能なヒーター装置７も設ける。なお本実施例では、段階的に昇温できる温度調節機能を備えたヒーター装置７を使用する。
【００２８】
[回収方法の説明]
次に、上記構成からなる回収装置を用いたＳＦ６ガスの回収方法について説明する。まず最初に、被回収容器１と貯蔵容器２が直接接続された配管のバルブＢ1を開き、双方の容器の差圧によってＳＦ６ガスを貯蔵容器２に移送する。そして、差圧がなくなり始めたら前記バルブＢ1を閉じて、被回収容器１と移送用圧縮機３間のバルブＢ2を開き、移送用圧縮機３による移送を開始する。
【００２９】
その後、上記被回収容器１内が負圧に近い状態となったら前記バルブＢ2を閉じて、被回収容器１と油回転ポンプ４間のバルブＢ3を開き、直列に繋いだ油回転ポンプ４と移送用圧縮機３によってＳＦ６ガスの移送を行う。
【００３０】
そして、ＳＦ６ガスの移送速度が低下する粘性流と分子流の境界領域に近づいた、配管直径と圧力で決まる遷移圧力領域に入った後は、一旦、上記油回転ポンプ４の排気を止めてバルブＢ3を閉じ、被回収容器１と低温吸着ポンプ５間のバルブＢ4を開いて冷却手段６により液体窒素温度に冷却した吸着槽内にＳＦ６ガスを導入して凝縮させる(図２参照)。
【００３１】
この際、複数設置した低温吸着ポンプ５・５…を、各バルブＢ5・Ｂ5…の開閉により選択的に使用して、被回収容器１内におけるＳＦ６ガスの分圧が極めて低くなる超高真空となるまで低温吸着を続ける。
【００３２】
その後、低温吸着ポンプ５と被回収容器１間のバルブＢ4を閉じて、ヒーター装置７で低温吸着ポンプ５の槽内をＳＦ６が蒸発する所定温度まで昇温する。なおこの際、ヒーター装置７により低温吸着ポンプ５の槽内を温度制御して、槽内で凝縮されたＳＦ６ガス以外の不純物ガスを分留除去することでＳＦ６ガスの純度を上げることができる。
【００３３】
そして、上記低温吸着ポンプ５の槽内をヒーター装置により昇圧した後、油回転ポンプ４へのバルブＢ6を開いて、油回転ポンプ４と移送用圧縮機３により吸着槽内のＳＦ６ガスを貯蔵容器２に再度移送する。
【００３４】
これにより、被回収容器１内のＳＦ６圧力を１mbarからさらに７−８桁以上低い超高真空状態とすることが可能となり、被回収容器１内のＳＦ６ガスの残留量を環境への影響が無視できる程度の極めて僅かな量に抑えることができる。
【００３５】
本発明は、概ね上記のように構成されるが、本発明は図示の実施形態に限定されるものではなく、「特許請求の範囲」の記載内において種々の変更が可能であって、例えば、被回収容器１と貯蔵容器２の一方にバッファタンクを使用しなくとも、双方に装置容器を使用して移送したＳＦ６ガスを再使用することもできる。
【００３６】
また、低温吸着ポンプ５に設けるヒーター装置７に関しても、電熱器やヒートパイプ等の公知の加熱手段を選択して使用することができ、何れのものも本発明の技術的範囲に属する。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
近年、「地球温暖化」が全世界の人類の未来を脅かす危機として叫ばれているが、この地球温暖化を防ぐためには、温室効果ガス(炭酸ガスやフロンガス、ＳＦ６ガス等)の生成と排出を抑止することが不可欠である。ところが、温室効果の最も高いＳＦ６ガスは、高電圧を発生する機器において並ぶもののない、価格も手ごろで、使い易い、総合的に最も高性能の絶縁ガスであるため、ＳＦ６ガスの使用を止めれば産業や学術研究に大きな支障が出る。例えば、現在の産業用機械の主要なエネルギー源の１つである電気の発電・送電・配電などが行えなくなったり、学術研究に用いる加速器施設の運転等が行えなくなる。また不燃性で支燃性もなく毒性もなく、安全性が確認されている絶縁ガスは現時点において他に類を見ない。そのため、温室効果の問題さえ解消されればＳＦ６ガスは、高性能の絶縁ガスとして十二分に利用できる。
【００３８】
そのような中で、本発明のＳＦ６ガス回収装置、及びＳＦ６ガス回収方法は、ＳＦ６ガスを外部に放出することなく他の容器に移送することができ、それによって絶縁ガスを用いる装置容器の保守点検を環境に悪影響を与えずに実行できる有用な技術であるため、市場における需要は大きく、その産業上の利用価値は非常に高い。
【符号の説明】
【００３９】
１  被回収容器
２  貯蔵容器
３  移送用圧縮機
４  油回転ポンプ
５  低温吸着ポンプ
６  冷却手段
７  ヒーター装置
Ｂ  バルブ
【図１】
0005517128.tif 000003
【図２】
0005517128.tif 000004