(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
六弗化硫黄ガスの凝縮温度及び凝固温度を発生させる冷凍機と、上記六弗化硫黄ガスを上記凝縮温度で凝縮して液化六弗化硫黄として、上記六弗化硫黄ガス中の空気及び炭素を含むガス不純物を分離する分留器と、この分留器で分離されたガス不純物に残留した上記六弗化硫黄ガスを上記凝固温度で凝固させて固体六弗化硫黄を分離するコールドトラップとを備えたことを特徴とする六弗化硫黄ガスの精製装置。
【請求項２】
六弗化硫黄ガスの凝縮温度及び凝固温度を発生させる冷凍機と、上記六弗化硫黄ガスを上記凝縮温度で凝縮して液化六弗化硫黄として、上記六弗化硫黄ガス中の空気及び炭素を含むガス不純物を分離する分留器と、この分留器で分離されたガス不純物に残留した上記六弗化硫黄ガスを上記凝固温度で凝固させて固体六弗化硫黄を分離するコールドトラップと、上記分留器で凝縮された液化六弗化硫黄及び上記固体六弗化硫黄を解凍して液化された液化六弗化硫黄を気化させる気化器とを備えたことを特徴とする六弗化硫黄ガスの精製装置。
【請求項３】
複数のアルミナのボールで構成された拡散層を分留器内に配置し、分留器内の液化六弗化硫黄を上記拡散層を経由させて上記液化六弗化硫黄の薄膜を形成させることにより、ガス不純物の拡散分離を促進させるようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の六弗化硫黄ガスの精製装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばガス絶縁変圧器やガス絶縁開閉装置等の電気機器に封入される六弗化硫黄（ＳＦ6 ）ガス中の不純物の内、特に空気及び炭素を含むガス不純物を分離除去する六弗化硫黄ガスの精製装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
六弗化硫黄（以下、ＳＦ6 と呼称）ガスは極めて安定したガスであるが、現在では地球温暖化防止のための規制対象ガスとされている。そこで、大気への排出が規制されているので、ＳＦ6 ガスの再利用が行われている。
一般にＳＦ6 ガスを使用した電気機器を長期間運転した場合、ＳＦ6 ガス中に不純物となる分解ガスが発生するため、徐々にＳＦ6 ガスの純度が低下していく。そのメカニズムは次の通りである。
（１）電気機器内部で加熱や放電を伴う異常が発生した場合、ＳＦ6 ガスの主要な分解ガスである四弗化硫黄（ＳＦ4 ）と機器内の微量の水分や空気と反応して酸素を含む弗化チオニル（ＳＯＦ2 ）及び四弗化チオニル（ＳＯＦ4 ）が発生する。そして、ＳＯＦ4 はさらに加水分解して二弗化スルフォニル（ＳＯ2 Ｆ2 ）となる（電気協同研究第５４巻第３号第８５頁）。
（２）また、高エネルギー放電域においては、ＳＦ4 は加水分解によって、ＳＯＦ2 ，二酸化硫黄（ＳＯ2 ）及び弗化水素（ＨＦ）が発生する（電気協同研究第５４巻第３号第８５頁）。
【０００３】
（３）ＳＦ6 ガス絶縁変圧器のように有機高分子絶縁物の材料を多く使用している場合は、熱分解ガスとして一酸化炭素（ＣＯ）ガス及び二酸化炭素（ＣＯ2 ）ガスが発生する。そして、さらにＳＦ6 ガスと反応してＣＦ4 が発生する（実公昭６３−３３６２０号公報）。
一般に、ＳＦ6 ガス中のガス不純物を分離する技術は、ＳＯＦ2 、ＳＯ2 Ｆ2 、ＳＯ2 、ＨＦ等の有害な分解ガスを除去するもので、次の方法が提案されている。（１）分解ガスを吸着剤に吸着させる（特開平１０−２３０１２４号公報）。（２）酸性の分解ガスを水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2 ）等のアルカリで中和して、最終的に安全な固形物（ＣａＦ2 ，ＣａＳＯ4 等）に変える（実公昭６３−３３６２０号公報、特開平９−２８５７１９号公報）。
さらに、特開平９−２８５７１９号公報においてＣＦ4 を分離する技術が提案されている。六弗化硫黄（ＳＦ6 ）ガス、四弗化炭素（ＣＦ4 ）、空気の窒素（Ｎ2 ）及び酸素（Ｏ2 ）の混合ガスを圧縮機により圧縮して合成ゼオライト（吸着剤）に通し、混合ガス中のＮ2 及びＯ2 を吸着させて除去する。さらに、残りのＳＦ6 ガス及びＣＦ4 の混合ガスを液化容器に入れて、液化容器内の圧力を高くするとＳＦ6 ガスが凝縮して液化し、液化ＳＦ6 の上にＣＦ4 が気体状態で溜まる。これにより、ＳＦ6 ガス中からガス不純物を分離除去する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＳＦ6 ガスの精製装置は以上のように構成されているので、ＳＦ6 ガスを液化容器内で液化したとき、気体状態のＣＦ4 中には液化容器内で液化しきれなかったＳＦ6 ガスが混在しているため、ＳＦ6 ガスの回収効率が低いという問題点があった。
さらに、ＳＦ6 を凝縮して液化した液化ＳＦ6 中にはガス不純物が残留しているので、ＳＦ6 ガスの純度を向上させることが困難であるという問題点があった。
この発明は以上のような問題点を解消するためになされたもので、ＳＦ6 ガスの回収率を向上させることができる六弗化硫黄ガスの精製装置を提供することを目的としたものである。
さらに、回収したＳＦ6 ガスの純度を向上させることができる六弗化硫黄ガスの精製装置を提供することを目的としたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる六弗化硫黄ガスの精製装置は、六弗化硫黄ガスの凝縮温度及び凝固温度を発生させる冷凍機と、六弗化硫黄ガスを凝縮温度で凝縮して液化六弗化硫黄として、六弗化硫黄ガス中の空気及び炭素を含むガス不純物を分離する分留器と、この分留器で分離されたガス不純物に残留した六弗化硫黄ガスを凝固温度で凝固させて固体六弗化硫黄を分離するコールドトラップとを備えたものである。
また、六弗化硫黄ガスの凝縮温度及び凝固温度を発生させる冷凍機と、六弗化硫黄ガスを凝縮温度で凝縮して液化六弗化硫黄として、六弗化硫黄ガス中の空気及び炭素を含むガス不純物を分離する分留器と、この分留器で分離されたガス不純物に残留した六弗化硫黄ガスを凝固温度で凝固させて固体六弗化硫黄を分離するコールドトラップと、分留器で凝縮された液化六弗化硫黄及び固体六弗化硫黄を解凍して液化された液化六弗化硫黄を気化させる気化器とを備えたものである。
さらに、複数のアルミナのボールで構成された拡散層を分留器内に配置し、分留器内の液化六弗化硫黄を拡散層を経由させて液化六弗化硫黄の薄膜を形成させることにより、ガス不純物の拡散分離を促進させるようにしたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は実施の形態１の構成図である。図１において、１は例えばＳＦ6 ガス変圧器（図示せず）等の対象機器から回収された六弗化硫黄（ＳＦ6 ）ガスで、空気（主としてＮ2 、Ｏ2 ）及び四弗化炭素（ＣＦ4 ）等のガス不純物が含まれている。２はフィルタで、回収されたＳＦ6 ガス１中のダストをろ過する。３は水分を除去する吸着剤が封入された吸着塔で、フィルタ２でろ過されたＳＦ6 ガス中の水分を除去する。４は冷凍機で、ＳＦ6 ガスの凝縮温度（−２５゜Ｃ）の冷却媒体４ａ及び凝固温度（−６５゜Ｃ）の冷却媒体４ｂを発生する。５は以下の６〜１０で構成された分留器で、吸着塔３を通ったＳＦ6 ガスが供給され、冷凍機４が発生した凝縮温度により冷却されてＳＦ6 ガスを凝縮して、気体状態の空気（主としてＮ2 、Ｏ2 ）及びＣＦ4 ガスを分離する。６は容器で、上部に気体槽６ａ、下部に液化槽６ｂが構成されている。７は容器６内の気体槽６ａと液化槽６ｂとの間に配置された拡散層で、例えば直径１０ｍｍの複数のアルミナボール７ａが詰められている。
【０００７】
８は循環ポンプで、液化槽６ｂの液化ＳＦ6 を後述のスプレー管９へ供給する。９はスプレー管で、液化ＳＦ6 を拡散層７へ滴下させる。１０は容器６を冷却する冷却コイル管で、冷凍機４からＳＦ6 ガスの凝縮温度に冷却された冷却媒体４ａが供給される。１１は冷凍機４からＳＦ6 ガスの凝固温度に冷却された冷却媒体４ｂが供給されるコールドトラップで、分留器５内で液化しきれなかったＳＦ6 ガス、及びＳＦ6 ガスの凝縮温度では液化できなかった空気及びＣＦ4 が気化槽６ａから送り込まれる。１２は排気ポンプで、コールドトラップ１１で分離された空気（主としてＮ2 、Ｏ2 ）及びＣＦ4 ガスを排気する。１３は以下の１４〜１７で構成された気化器で、液化槽６ｂから供給された液化ＳＦ6 、及びコールドトラップ１１で凝固された固体ＳＦ6 を解凍して得られた液化ＳＦ6 を気化する。１４は気化タンク、１５は気化タンク１４内に配置されたコイル管で、液化ＳＦ6 が供給される。１６は電気ヒータで、液化ＳＦ6 を加熱し気化させる。１７は撹拌手段で、気化タンク１４の内部温度を均一化して気化性能を向上させる。１８はメーターで、例えばＣＦ4 ガスの含有量を測定する。１９はメーターで、例えばＯ2 の含有量を測定する。２０は回収容器で、回収されたＳＦ6 ガスを収容する。
【０００８】
次に動作について説明する。図１において、例えば、ＳＦ6 ガス絶縁変圧器（図示せず）から回収されたＣＦ4 ガス等のガス不純物を含むＳＦ6 ガス１は、フィルタ２及び吸着塔３によりダスト及び水分が除去されて分留器５の液化槽６ｂへ送り込まれる。ＳＦ6 ガスの凝縮温度に冷却されている液化槽６ｂに送り込まれたＳＦ6 ガスは、凝縮して液化ＳＦ6 となる。この液化槽６ｂの液化ＳＦ6 を循環ポンプ８によりスプレー管９から拡散層７に滴下させることにより、アルミナポール７ａの表面で液化ＳＦ6 が薄膜化されるため、空気やＣＦ4 等のガス不純物の拡散分離が促進される。なお、分留器５内で凝縮できなかった非凝縮性のＮ2 ，Ｏ2 及びＳＦ6 ガスより凝縮温度が低いＣＦ4 ガス等のガス不純物は気化槽６ａを経由してコールドトラップ１１に送り込まれる。
コールドトラップ１１に送り込まれたガス不純物中には、Ｎ2 、Ｏ2 及びＣＦ4 の他に分留器５内で凝縮しきれなかったＳＦ6 ガスがわずかではあるが含まれている。コールドトラップ１１に送り込まれたガス不純物中のＳＦ6 ガスは、コールドトラップ１１がＳＦ6 ガスの凝固温度に冷却されているので、コールドトラップ１１内で凝固して固体ＳＦ6 １１ａとなる。ＣＦ4 ガスの凝固温度は−１８４゜Ｃであるから、ＳＦ6 ガスの凝固温度（−６５゜Ｃ）では凝固しない。コールドトラップ１１内で分離された空気（主としてＮ2 ，Ｏ2 ）及びＣＦ4 ガスは、排気ポンプ１２によりコールドトラップ１１から排出される。
【０００９】
そして、液化槽６ｂ内の液化ＳＦ6 は気化器１３で気化してＳＦ6 ガスとして回収容器２０に回収される。回収時に各メーター１８，１９によりガス不純物の含有量をチェックする。また、コールドトラップ１１で固体化された固体ＳＦ6 １１ａは、自然解凍等により液化ＳＦ6 として気化器１３へ送り込まれる。
以上のように、分留器５に送り込まれた六弗化硫黄ガスを凝縮温度で凝縮して液化六弗化硫黄としてガス不純物を分離し、分留器５で分離されたガス不純物をコールドトラップ１１に送り込んで、ガス不純物に残留した六弗化硫黄ガスを凝固温度で凝固させて固体六弗化硫黄として、分留器５で凝縮された液化六弗化硫黄及び固体六弗化硫黄を解凍して液化された液化六弗化硫黄を気化器１３で気化させることにより、ＳＦ6 ガスの回収効率の向上を図ることができる。
さらに、複数のアルミナのボール７ａで構成された拡散層７を分留器５内に配置し、液化六弗化硫黄を拡散層７を経由させて液化六弗化硫黄の薄膜を形成させて、ガス不純物の拡散分離を促進させることにより、液化ＳＦ6 中のガス不純物を効率よく除去できるので、回収したＳＦ6 ガスの純度を向上させることができる。
実施の形態１において、分留器５で凝縮された液化六弗化硫黄及びコールドトラップ１１で固体化された固体六弗化硫黄を解凍して液化した液化六弗化硫黄を気化器１３で気化させるものについて説明したが、気化器５を除いて液化六弗化硫黄として回収してから自然気化させることにより、ＳＦ6 ガスの回収効率の向上を図ることができる。
さらに実施の形態１において、炭素（Ｃ）と弗素（Ｆ）とが反応したＣＦ4 を分離除去するものについて説明したが、酸素を含むＣＯ及びＣＯ2 の炭酸ガス系についても分離除去することができる。
【００１０】
【発明の効果】
この発明によれば、分留器に送り込まれた六弗化硫黄ガスを凝縮温度で凝縮して液化六弗化硫黄として空気及び炭素を含むガス不純物を分離し、分留器で分離されたガス不純物をコールドトラップに送り込んで、ガス不純物に残留した六弗化硫黄ガスを凝固温度で凝固させて固体六弗化硫黄として、分留器で凝縮された液化六弗化硫黄及び固体六弗化硫黄を解凍して液化された液化六弗化硫黄を自然気化させることにより、ＳＦ6 ガスの回収効率の向上を図ることができる。
また、分留器に送り込まれた六弗化硫黄ガスを凝縮温度で凝縮して液化六弗化硫黄として空気及び炭素を含むガス不純物を分離し、分留器で分離されたガス不純物をコールドトラップに送り込んで、ガス不純物に残留した六弗化硫黄ガスを凝固温度で凝固させて固体六弗化硫黄として、分留器で凝縮された液化六弗化硫黄及び固体六弗化硫黄を解凍して液化された液化六弗化硫黄を気化器で気化させることにより、ＳＦ6 ガスの回収効率の向上を図ることができる。
さらに、複数のアルミナのボールで構成された拡散層を分留器内に配置し、液化六弗化硫黄を拡散層を経由させて液化六弗化硫黄の薄膜を形成させて、ガス不純物の拡散分離を促進させることにより、液化ＳＦ6 中のガス不純物を効率よく除去できるので、回収したＳＦ6 ガスの純度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１の構成図である。
【符号の説明】
４  冷凍機、５  分留器、７  拡散層、７ａ  アルミナボール、１１  コールドトラップ。
【図１】
0003719919.tif 000002