(57)【要約】【課題】有機塩素系化合物を含有する電気絶縁油を使用した電気機器の電気絶縁油を、該電気機器の据付場所において、かつ電気機器を組み立てたままで、有機塩素化合物を消去し無害な状態に精製し、電気機器を継続使用、又は安全に廃棄が可能なようにする。【解決手段】電気機器の略下端の電気絶縁油の導出口と、水素ガス雰囲気中においてニッケル系の触媒下で脱塩素化、水素化する電気絶縁油の無害化処理装置上端の注入口を着脱可能な配管４で連接し、電気絶縁油に含まれる有機塩素系化合物を無害化して電気絶縁油を精製しつつ、無害化処理装置の下端に配設された排出口から、前記電気機器の導出口とは反対端の導入口を着脱可能な配管２０で連接し、電気機器に環流する循環系を形成し、電気絶縁油の無害化処理を繰り返し、電気機器そのものを無害化する。【選択図】      図３
2005224252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．５mg／kg超から１０，０００mg／kg以下のポリ塩化ビフェニルを含有する電気絶縁油を使用した電気機器と、水素ガス雰囲気中において、ゼオライト・ニッケル、又はニッケル・モリブデン、ニッケル・白金等を骨格とするニッケル系の触媒下で脱塩素化、水素化するポリ塩化ビフェニルの流通式無害化処理装置と、電気機器の略上端、又は下端の導出口と流通式無害化処理装置の注入口を着脱可能に連接する第１の配管、及び前記電気機器の前記の導出口とは略反対端の導入口と、前記の流通式無害化処理装置の排出口を着脱可能に連接する第２の配管によって構成されるポリ塩化ビフェニルを含む電気絶縁油の無害化システムであって、前記流通式無害化装置の密閉容器の注入口からポリ塩化ビフェニルを含有する電気絶縁油を注入し、水素ガスを満たした密閉容器内に配設された触媒の間を通過する過程で発生する脱塩素化、水素化反応を利用してポリ塩化ビフェニルを含む電気絶縁油を精製し、密閉容器の下端に配設された排出口と、前記電気機器の導出口とは反対端の導入口を連接する着脱可能な第２の配管を介して精製した電気絶縁油を電気機器に環流する、［電気機器→電気機器の導出口→第１の配管→精製装置の注入口→水素ガス雰囲気下の触媒→精製装置の排出口→第２の配管→電気機器の導入口→電気機器］の循環系を構成してなる電気絶縁油の無害化精製システム。
【請求項２】
０．５mg／kg超から１０，０００mg／kg以下のポリ塩化ビフェニルを含有する電気絶縁油を使用した電気機器と、ポリ塩化ビフェニルを脱塩素化、水素化して消滅させる流通式無害化処理装置を連接し、前記の電気機器から流通式無害化処理装置の注入口へ前記の電気絶縁油を注入し、前記の流通式無害化処理装置内を流通する過程で無害化が進展した精製電気絶縁油を無害化処理装置の排出口から電気機器へ還流させる事を連続的に行い、循環処理により前記電気絶縁油中のポリ塩化ビフェニルの無害化を進め、ポリ塩化ビフェニルを含有する電気絶縁油を使用した電気機器そのものを無害化する方法。
【請求項３】
電気絶縁油に含有されるポリ塩化ビフェニルの流通式無害化処理装置を、電気機器を通電稼働したまま運用して、前記電気機器に使用される電気絶縁油に含有されるポリ塩化ビフェニルを消去し、電気絶縁油を無害化し、精製することを特徴とする請求項２記載の電気機器の無害化方法。
【請求項４】
電気絶縁油に含有されるポリ塩化ビフェニルの流通式無害化装置を車載形で構成し、当該流通式無害化装置を電気機器の据付場所に移動して、ポリ塩化ビフェニルを含有する電気絶縁油を使用した電気機器と現地で連接して電気絶縁油に含有されるポリ塩化ビフェニルを消去し、電気絶縁油を無害化し、無害化処理後は、電気機器から前記無害化装置を分離し、該電気機器とは別の場所に移動できるようにしたことを特徴とする請求項１記載の電気絶縁油の無害化精製システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器や遮断器等の電気機器において、該電気機器が組み立てられ、かつ現地に据え付けられた状態のまま、電気機器の絶縁媒体として使用されている電気絶縁油中に含まれるポリ塩化ビフェニルを脱塩素化、水素化して消滅させるポリ塩化ビフェニルを含有する電気絶縁油の無害化精製システムと、ポリ塩化ビフェニルを含有する電気絶縁油を使用した電気機器の無害化方法に関する。
なお、本発明を便宜上、ポリ塩化ビフェニル（以下、ＰＣＢという）を含む電気絶縁油の無害化について記述するが、例えばダイオキシン等、有機塩素系化合物であれば、ＰＣＢと同様に塩素を分離、水素化して無害化することが出来る。
【背景技術】
【０００２】
有機塩素化合物であるＰＣＢの有害性が指摘され、生産が中止されてから久しい。
しかし、長期間にわたってＰＣＢの処理が進まず、ＰＣＢを使用、あるいはＰＣＢが混入した電気絶縁油を使用した電気機器は、今なお実系統でたくさん使用されている。また、大量の使用をやめた、ＰＣＢを使用、あるいはＰＣＢが混入した電気絶縁油を使用した電気機器、及び単独の状態のＰＣＢが混入した電気絶縁油が、その保有者によって保管され続けている。
近年にいたり、化学的にＰＣＢを無害化する技術が開発され、「廃棄物の処理及び清掃に関する法律（昭和四十五年法律第百三十七号）」（以下、廃掃法という）にもとづくＰＣＢの無害化処理に関する公的認証（以下、公的認証という）も制度化されて、一部の保有者においてＰＣＢを使用、あるいはＰＣＢが混入した電気機器や、ＰＣＢが混入した電気絶縁油の処理が始まっている。
【０００３】
ところで処理を要するＰＣＢの大部分は、変圧器や遮断器等の受変電機器に絶縁媒体として使用されているものである。絶縁媒体には、「ＰＣＢそのもの、もしくは主要成分としてＰＣＢを使用している場合」（以下、高濃度ＰＣＢという）と、「何らかの原因でごく微量のＰＣＢが混入した電気絶縁油」（以下、低濃度ＰＣＢという）がある。低濃度ＰＣＢのＰＣＢ濃度はほとんどが１０ｐｐｍ以下で、高くても１００ｐｐｍ程度であることが社団法人日本電機工業会の調査で判明している。１００ｐｐｍを超えるのは全体の１％程度であるが、このサンプリングによる調査の最高濃度は２，１１０ｐｐｍであることから、最高濃度は１％（１０，０００ｐｐｍ）程度と想定することが適当であろう。本発明は、１％以下の低濃度ＰＣＢの無害化に関するものである。
【０００４】
低濃度ＰＣＢは、これまで、電気絶縁油を再生する際にＰＣＢが混入したものと考えられてきており、再生電気絶縁油は、主に柱上変圧器に使用されていることが判明している。しかし、至近にいたり、ＰＣＢが入っていないと思われてきた新油を使用した電気機器からＰＣＢが検出される事例が多数報告され、ＰＣＢ汚染が電気絶縁油を使用するあらゆる電気機器に広がっていることが判明した。電気絶縁油の生産工程や、輸送、貯蔵、各種の作業工程、及び取り扱い器具、メンテナンス等、ＰＣＢが混入し得る機会は多々あり、これらの何れか、あるいは複合的に要因が重なって混入が広まったものと考えられる。
【０００５】
さて、これまでに発表されている低濃度ＰＣＢの無害化処理技術は、何れもＰＣＢを含む絶縁油を無害化するだけで、電気絶縁油、及び電気絶縁油を使用している電気機器本体の再使用を意図してはいない。つまり、積極的に廃棄することを前提としてはいないまでも、リサイクルを含む廃棄、又は結果としてリサイクルを含む廃棄を前提としている。ここで云うリサイクルとは、無害化した電気絶縁油を燃料に転用したり、電気機器の金属製部材をもとの金属に戻したりすることを指す。
【０００６】
前記のように、低濃度ＰＣＢは、極めて少量のＰＣＢが電気絶縁油に含まれているだけなのに無害化して廃棄するものと考えられてきたため、大量に存在する電気機器そのものも廃棄するものとして扱われてきたと云える。ＰＣＢの適正な処理を進めるための法律である「ポリ塩化ビフェニル廃棄物の適正な処理の推進に関する特別措置法（平成十三年法律第六十五号）」や、この法律の原点といえる前記の「廃掃法」などが、何れも「廃棄」の文言を冠した法律名となっていることが、この間の事情を端的に物語っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
低濃度ＰＣＢが混入した電気機器、なかんずく大形電気機器は、電気機器を更新する場合、電気機器そのものが高価であることはもちろん、無害化処理には多額の費用が必要で、かつ電気系統から分離して据付場所から移動するにも多くの費用を要する。また、費用の問題だけに留まらず、電力需要量の稠密な、特に都心部や都心の地下に設置されている電気機器は、運び出したり運搬することが難しい場合もある。つまり、電気機器にはＰＣＢが含まれているため、分割や分解することが出来ない部位がある。一方、運び出すためには電気機器を分割、あるいは分解しなければならない。という背反する条件によって自己撞着に陥る可能性がある。
【０００８】
さらには、電気機器を運び出すことが出来る場合であっても、電気機器そのものを無害化することが難しいという、もっと本質的な問題がある。すなわち、低濃度ＰＣＢの無害化に関しては、たくさんの化学的処理法が、前記の廃掃法にもとづく公的審査に合格、認証されているが、変圧器には絶縁紙を被覆した電線で構成されたコイルがあり、コイルの内部深くにも低濃度ＰＣＢが染み込み、浸透している。また、プレスボードのような紙質の集成材や木質材も大量に使用され、当該材にも低濃度ＰＣＢが染み込んでいる。しかも、大形電気機器の部材は、長大、高重量品も含め、さまざまな形状や大きさをしている。すなわち、有害物であるＰＣＢが含まれ、かつ大きく、重く、形状がさまざまであることから、無害化処理のために取り扱うこと自体が容易ではない。
【０００９】
少なくとも、本発明の特許出願時点においては、このような大形電気機器そのものを無害化処理することは行われておらず、そのようなことを実現する何らの情報もない。
つまり、低濃度ＰＣＢを使用した大形の電気機器は、従来の技術では無害化処理することが出来ない。その結果、電気機器の更新が出来ないので、信頼性の低下に対応した電気機器の更新や増容量などの措置が行えず、社会インフラの重要な電力の正常な運用に、特に今後大きな障害要因になってくる懸念は極めて大きい。
【００１０】
本発明は、このような状況に対して、電気絶縁油に含まれる低濃度ＰＣＢを消滅させ、電気絶縁油として使用できるようにする電気絶縁油の無害化精製システムと電気機器そのものを無害化してしまう方法に関するものである。
なお、本発明は、大形の電気機器に適用した場合に特に大きな効果を発揮するが、以下に説明するように、電気機器を組み立てたまま、かつ電気機器を継続的に使用可能なようにＰＣＢを無害化処理することは、小形の電気機器に適用しても十分効果が期待できるものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明の電気絶縁油の無害化精製システムは、０．５mg／kg超から１０，０００mg／kg以下のポリ塩化ビフェニルを含有する電気絶縁油を使用した電気機器と、水素ガス雰囲気中において、ゼオライト・ニッケル、又はニッケル・モリブデン、ニッケル・白金等を骨格とするニッケル系の触媒下で脱塩素化、水素化するポリ塩化ビフェニルの流通式無害化処理装置と、電気機器の略上端、又は下端の導出口と流通式無害化処理装置の注入口を着脱可能に連接する第１の配管、及び  前記電気機器の前記の導出口とは略反対端の導入口と、前記の流通式無害化処理装置の排出口を着脱可能に連接する第２の配管によって構成されるポリ塩化ビフェニルを含む電気絶縁油の無害化システムであって、前記流通式無害化装置の密閉容器の注入口からポリ塩化ビフェニルを含有する電気絶縁油を注入し、水素ガスを満たした密閉容器内に配設された触媒の間を通過する過程で発生する脱塩素化、水素化反応を利用してポリ塩化ビフェニルを含む電気絶縁油を精製し、密閉容器の下端に配設された排出口と、前記電気機器の導出口とは反対端の導入口を連接する着脱可能な第２の配管を介して精製した電気絶縁油を電気機器に環流する、
［電気機器→電気機器の導出口→第１の配管→精製装置の注入口→水素ガス雰囲気下の触媒→精製装置の排出口→第２の配管→電気機器の導入口→電気機器］の循環系を構成してなる電気絶縁油の無害化精製システム。
請求項２の発明の電気機器そのものを無害化する方法は、０．５mg／kg超から１０，０００mg／kg以下のポリ塩化ビフェニルを含有する電気絶縁油を使用した電気機器と、ポリ塩化ビフェニルを脱塩素化、水素化して消滅させる流通式無害化処理装置を連接し、前記の電気機器から流通式無害化処理装置の注入口へ前記の電気絶縁油を注入し、前記の流通式無害化処理装置内を流通する過程で無害化が進展した精製電気絶縁油を無害化処理装置の排出口から電気機器へ還流させる事を連続的に行い、循環処理により前記電気絶縁油中のポリ塩化ビフェニルの無害化を進め、ポリ塩化ビフェニルを含有する電気絶縁油を使用した電気機器そのものを無害化する方法。
請求項３の発明の電気機器の無害化方法は、電気絶縁油に含有されるポリ塩化ビフェニルの流通式無害化処理装置を、電気機器を通電稼働したまま運用して、前記電気機器に使用される電気絶縁油に含有されるポリ塩化ビフェニルを消去し、電気絶縁油を無害化し、精製することを特徴とする請求項２記載の電気機器の無害化方法。
請求項４の発明の電気絶縁油の無害化精製システムは、電気絶縁油に含有されるポリ塩化ビフェニルの流通式無害化装置を車載形で構成し、当該流通式無害化装置を電気機器の据付場所に移動して、ポリ塩化ビフェニルを含有する電気絶縁油を使用した電気機器と現地で連接して電気絶縁油に含有されるポリ塩化ビフェニルを消去し、電気絶縁油を無害化し、無害化処理後は、電気機器から前記無害化装置を分離し、該電気機器とは別の場所に移動できるようにしたことを特徴とする請求項１記載の電気絶縁油の無害化精製システム。
【００１２】
本発明は、ＰＣＢが変質しにくく、通常の使用環境では他の物質と化学的反応が起きないという高い安定性を利用した、いわば逆転の発想にもとづいている。
すなわち、ＰＣＢが混入した電気絶縁油を使用した電気機器は、電気絶縁油にＰＣＢが含まれていることだけが問題なのであって、電気機器本体にはＰＣＢが付着したり構成部材に染み込んでいるが、低濃度ＰＣＢを除く電気機器本体が有害なものに変質しているわけではない。したがって、低濃度ＰＣＢに含まれているＰＣＢを除去、あるいは無害化すれば、電気絶縁油を含む電気機器は無害となる。本発明の重要な着目点である。
【００１３】
つまり、本発明の重要なポイントは、従来の、低濃度ＰＣＢそのものと低濃度ＰＣＢを使用した電気機器本体を別々の扱いにしたうえ、「ＰＣＢは無害化したうえで廃棄するもの」、また、「ＰＣＢに汚染された電気機器本体も、付着、及び染み込んだＰＣＢを無害化したうえで廃棄するもの」という考え方から、「電気機器そのものを組み立てた状態のまま無害化してしまう」という、これまでＰＣＢの処理に関する法令においてすら全く想定していなかった方向に、処理の仕組みを変えてしまうことにある。電気機器そのものを無害化した後は、電気機器を継続して使用する、あるいは電気機器を廃棄して新しい電気機器に更新する、の何れとするかは、必要に応じて決めればよい。
【００１４】
さて、前記の公的認証を得ているＰＣＢの無害化処理方法には、さまざまな方式があるが、本発明は、ＰＣＢを含む電気絶縁油からＰＣＢを除去した後に電気絶縁油として使用が可能な無害化処理方法に限り適用できるものである。
【００１５】
本発明の特許出願人である一社は、ＰＣＢの無害化を推進するべく、経済的で、二次公害のおそれのないゼオライト・ニッケル、又はニッケル・モリブデン、ニッケル・白金等を骨格とするニッケル系の触媒（以下、触媒という）下でＰＣＢを無害化する方法を特許出願し、特許文献１として登録された。また、本発明者の一人は、特許文献１の発明の原理を適用した電気絶縁油の精製装置に関して、平成１２年に特許文献２を出願した。特許文献１の原理と、当該原理を適用した特許文献２の無害化処理装置の発明は、［難分解性有機化合物処理技術検討・評価委員会］の審査を経て実用性が認められ、ＰＣＢの無害化処理方法である脱塩素化法の中の触媒水素還元法として、平成１３年５月に前記の公的認証を得ている。さらに、前記の本発明者の一人は、平成１５年に、特許文献２の発明の無害化処理能力を飛躍的に高める発明として、特許文献３を出願した。
【特許文献１】特許第１９８２０６６号（特公平７−１０９９５号公報）
【特許文献２】特開２００１−２７９２９０号公報
【特許文献３】特願２００３−３５１４２０号
【００１６】
本発明では、特許文献２、及び特許文献３に着目した。
すなわち、特許文献２は特許文献１の発明のＰＣＢの無害化処理原理を適用したＰＣＢの精製装置の発明で、特許文献３は特許文献２の発明のＰＣＢの精製能力を、さらに改良した発明であるが、何れもＰＣＢを無害化したときに生成されるビフェニル化合物は、そのまま絶縁油の一部として利用できることが特徴の一つである。
【００１７】
前記の公的認証を得た触媒水素還元法は、特許文献１の発明のＰＣＢの無害化処理原理と、当該原理を適用したＰＣＢの精製装置である特許文献２の発明を実用的な形で実現したＰＣＢの無害化処理技術で、その無害化の仕組みをごく簡単に云えば、ＰＣＢの毒性の由来となっている塩素Ｃｌを水素Ｈに置換し無害なビフェニル化合物に転換するとともに、分離された塩素を食塩水の形にして除去するもので、ＰＣＢが水素化されたビフェニル化合物は、絶縁油と混じって絶縁油の一部となる。
【００１８】
ＰＣＢは図１に示す化学構造をしており、６角状の炭素環が２つ繋がったビフェニル核の炭素に１〜１０個の塩素が付いたものである。（図１は、塩素が５個の場合を示す）炭素は４価の元素、つまり４本の腕があり、それぞれ他の物質と繋がる性質を持っている。ＰＣＢの場合は、６角状に配置されたそれぞれの炭素は、隣接の炭素と一方は２本、他方は１本の腕で繋がり、残った腕の１本が６角状の炭素環の外周で塩素又は水素と繋がっている。前記のとおり、塩素の数が１〜１０個の何れであってもＰＣＢと云われる物質であり、塩素の数、及び付いている位置によってさまざまな同位体があり、その種類は２０９種類に達すると云われている。図１に示すとおり、塩素が付いていない位置には水素が付いている。
【００１９】
触媒水素還元法は、塩素を水素に置換する技術であり、ＰＣＢの塩素の数、及び塩素が付いている位置に関わりなく塩素を水素に置換する。ＰＣＢの塩素を水素に置換した構造には、炭素に水素が１個付いたビフェニル、２個付いたビシクロヘキシル、６角状の炭素環の一方には１個、他方には２個付いたフェニルシクロヘキサンの３種類の形があるが、総称してビフェニル化合物と呼ばれ、それぞれが無害で、熱媒にも使用される安定性の高い物質である。３種類のビフェニル化合物の構造を図２に示す。なお、図１と図２は、炭素環に塩素、又は水素が付着している状態を視覚的にわかりやすく表示した図で、通常の化学式とは若干異なる本発明者のオリジナルな図である。
【００２０】
図１と図２の化学構造を比較すれば判るように、ビフェニル化合物は、ＰＣＢの２つの炭素環の周囲の塩素が水素に置き換わり、全部が水素になっただけの構造であり、化学的性質は類似性が高いことが容易に期待できる。しかも、もともと低濃度ＰＣＢのほとんどは、ＰＣＢ濃度が数ｐｐｍ、最高でも１００ｐｐｍ程度、つまり、絶縁油には０．０１％以下程しか含まれていないので、ＰＣＢが絶縁性能に悪影響しなかったように、そのまま絶縁油中に混じっていても絶縁性能に影響しないと云って差し支えない。表１は、触媒水素還元法をＰＣＢの無害化処理技術として公的認証を受けるに際して実験した結果を示しており、全ての項目が電気絶縁油の特性を定めたＪＩＳ Ｃ ２３２０「電気絶縁油」の規定値を満たしている。表１は、前記の［難分解性有機化合物処理技術検討・評価委員会］による審査結果の資料である［＜ＰＣＢ汚染油処理技術＞  「触媒水素還元法」実証試験結果報告書］に掲載されている表を転載したものである。
【００２１】
（表１）低濃度ＰＣＢを無害化処理した精製電気絶縁油の特性
2005224252.tif 000003
【００２２】
すなわち、触媒水素還元法では無害化処理を行った後でも、電気絶縁油としての使用が可能であり、電気機器への還流が可能である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、低濃度ＰＣＢを使用している電気機器を、電気機器が据え付けられている現場で、電気機器を組み立てたまま無害化することが出来る。
しかも、電気機器は、無害な電気機器に転換されるので、継続的に使用することが可能である。
また、実施例で説明するように、電気機器を速やかに廃棄したい場合には、精製装置本体から電気機器へ、無害化が進展中の電気絶縁油を冷却しないで環流させことによって、より迅速に無害化処理することも可能であるから、費用の削減や所要時間の短縮が可能である。
つまり目的に応じて最適な処理方法を選択することが出来る。
【００２４】
以上をまとめると、本発明は次のような効果をもたらすものであると云える。
１．電気機器を継続して使用する場合
１）電気機器をそのまま使い続けることが出来るので、代わりの電気機器を新たに製作する必要がない。
２）電気絶縁油と、電気機器本体を別々に無害化処理する従来の方法に比べ、格段に経済的にＰＣＢを無害化処理できる。
３）電気機器を系統から切り離す必要、及び代わりの電気機器に繋ぎ代える作業が生じないので、作業に要する費用、及び時間が不要。
４）電気機器を現地から運び出す費用と時間、及び代わりの電気機器を搬入して据え付ける費用、及び時間が生じない。
２．電気機器を廃棄する場合
１）電気絶縁油と、電気機器本体を別々に無害化処理する従来の方法に比べ、格段に経済的にＰＣＢを無害化処理できる。
２）無害な電気機器に転換されるので、現地で電気機器から絶縁油を抜き取ることが可能になり、現地で電気機器を所要の大きさ、形状などに分割してから撤去できるようになる。
３）無害な電気機器になるから、電気機器の分解や搬出、運搬を安全に行うことが出来る。
等、何れの場合も経済的、及び時間的効果は膨大で、計り知れないほどであることが期待できる。
しかし、何よりも大きな効果は、大形の電気機器を無害化できるようになることにともなう基幹的社会インフラとしての電力の安定供給に貢献できることである。
【実施例１】
【００２５】
以下に、本発明の具体的内容を、実施例により詳細に説明する。
図３は特許文献３の発明を応用した低濃度ＰＣＢの精製装置１と変圧器２を組み合わせて構成した電気絶縁油の無害化精製システムにより、変圧器２そのものを無害化してしまうことを説明するための、本発明の具体的な構成を説明する図である。精製装置１は、以下に説明する変圧器２を除く低濃度ＰＣＢ６ａの精製装置全体を意味している。
なお、変圧器２は、電気機器一般を代表しており、低濃度ＰＣＢ６ａを使用している電気機器であれば、機種を問わず、どういう電気機器であってもよい。
【００２６】
変圧器２の略下端の導出口３と連接し、変圧器２とは着脱可能な第１の配管４を介してポンプ５によって低濃度ＰＣＢ６ａを変圧器２から導出する。第１の配管４には苛性ソーダ７の投入口８が配設されており、低濃度ＰＣＢ６ａと苛性ソーダ７は、第１の配管４中を流通する過程やポンプ５で撹拌され混合される。低濃度ＰＣＢ６ａと苛性ソーダ７の混合は、第１の配管４の途中に図示しない攪拌機を配設して行ってもよい。
【００２７】
次に、塩素を分離、水素化する化学反応が速やかに進展するように、加熱器９により低濃度ＰＣＢ６ａを１５０〜２５０℃に加熱した後、精製装置本体１０の容器１１の上端に設けた注入口１２から低濃度ＰＣＢ６ａを注入する。
【００２８】
低濃度ＰＣＢ６ａの精製は、圧力が高い方が早く進展するが、大気圧でも精製反応は進展するので、安全性を考えれば大気圧に近い方が望ましい。本発明のもととなった特許文献１の発明では、水素ガス圧力を８０ｋｇｆ／ｃｍ２  として精製実験を行った結果が説明されているが、特許文献２に示す発明の装置により実験を行った結果、大気圧でも十分な実用性能を発揮することを見いだし、その結果を、特許文献２の発明に適用している。前記の公的認証は、濃度１％以下の低濃度ＰＣＢを、温度＝１５０〜２５０℃、圧力＝大気圧〜０．３ＭＰａで無害化処理を行うことが認証条件となっている。本発明の無害化処理条件は、公的認証の範囲内である。
公的認証を得るに際しての実証試験では、触媒（平均粒径２ｍｍ）を３５ｋｇｆ収納した電気絶縁油の精製装置において、温度２５０℃、ＰＣＢ含有量１００ｐｐｍの１００リットルの低濃度ＰＣＢを３時間で注入処理した結果、大気圧（１ｋｇｆ／ｃｍ２）、５ｋｇｆ／ｃｍ２  、及び５０ｋｇｆ／ｃｍ２  何れの圧力の場合も脱塩素反応がほぼ完全に行われており、精製処理された電気絶縁油中の残存ＰＣＢ、及び特に毒性が高いと云われるコプラナＰＣＢ量をガスクロマトグラフ質量分析法／選択イオン検出（ＧＣ−ＭＳ／ＳＩＭ法）で分析した結果、全て検出下限以下（ＮＤ）であった。結果の詳細は、特許文献２で説明してあるので省略する。
【００２９】
さて、容器１１中には、触媒１３があらかじめ封入してあり、精製装置本体１０に注入された低濃度ＰＣＢ６ａは、触媒１３に接触しつつ容器１１内を精製装置本体１０の下部に設けた排出口１４に向かって移動する。このとき、容器１１の水素ガス供給口１５から水素ガス１６を送り込み、低濃度ＰＣＢ６ａに含まれているＰＣＢから、触媒１３の表面で塩素を脱離させ塩化水素に変化させる。生成した塩化水素は、低濃度ＰＣＢ６ａに混ぜられている苛性ソーダ７によりただちに中和されて食塩（ＮａＣｌ）＋水（Ｈ２Ｏ）＝食塩水に変化する。
【００３０】
低濃度ＰＣＢ６ａに含まれたＰＣＢの無害化が進展した精製電気絶縁油６ｂは、精製装置本体１０下端の排出口１４から排出し、食塩分離フィルタ１７、及び油水分離器１８を通って、ポンプ１９によって、変圧器２と着脱可能な第２の配管２０を通って変圧器２の導入口２１から変圧器２に環流される。ＰＣＢから分離された塩素と余剰の苛性ソーダ７、及び水素ガス１６が化学反応して生じた食塩と水は何れも変圧器２にとって有害であるので、精製電気絶縁油６ｂが変圧器２に環流する前に除去しておかなければならない。
【００３１】
なお、低濃度ＰＣＢ６ａは、加熱器９によって１５０〜２５０℃に温められているため、変圧器２を継続的に使用する場合は、低濃度ＰＣＢ６ａを無害化処理した精製電気絶縁油６ｂをそのまま変圧器２に環流させると変圧器２にダメージを与えることが懸念される。その場合は、第２の配管２０の途中に設けた冷却器２２によって変圧器２に悪影響を及ぼさない温度まで冷却してから環流する。変圧器２を継続して使用しないで廃棄する場合は、冷却する必要はないので、冷却器２２を配設する必要はない。
また、この電気絶縁油の無害化精製システムは、有害性がいわれているＰＣＢを扱い、かつ変圧器２の据付現場で化学処理を行うものであることから、変圧器２を含めクローズドシステムとして構成することが適当である。
【００３２】
さて、変圧器２には、容器の壁面等に付着した低濃度ＰＣＢ６ａの他、変圧器２の構成部材である絶縁紙やプレスボード、木質材等の電気絶縁油の浸透性材に、電気絶縁油とともにＰＣＢが染み込んでいる。これらのＰＣＢも無害化しなければ変圧器を無害化したことにはならない。
本発明においては、これら絶縁油浸透性材に染み込んだＰＣＢを、低濃度ＰＣＢ６ａの無害化が進展した精製電気絶縁油６ｂ中に滲出、溶解させ、十分低濃度化した精製電気絶縁油６ｂ中のＰＣＢ濃度と平衡させて、無害化に関する、いわゆる卒業基準を達成させる手法を採っている。
【００３３】
溶解平衡について説明する。
濃度の高いＰＣＢを含む電気絶縁油が染み込んだ絶縁紙等を、ＰＣＢを含まないか、濃度の低いＰＣＢを含む電気絶縁油に浸漬すると、絶縁紙等に捕捉されているＰＣＢ濃度の高い電気絶縁油からＰＣＢが、ＰＣＢを含まないか濃度の低いＰＣＢを含む電気絶縁油中に滲み出してくる。これを分配の法則といい、ＰＣＢ以外でも起こる普遍的な物理現象である。絶縁紙等に捕捉されている電気絶縁油中のＰＣＢ濃度と、単独の液状で存在する電気絶縁油中のＰＣＢ濃度が平衡（等しくなる）に達すれば、ＰＣＢの浸み出しは停止する。
図４に約２０ｐｐｍの低濃度ＰＣＢが混入した小形変圧器から電気絶縁油を抜き取り、ＰＣＢを含まない新油である電気絶縁油に入れ換えた場合の、変圧器本体から新油中へのＰＣＢの滲出、溶解状況を測定した実験結果を示す。絶縁紙等に捕捉されたＰＣＢは、電気絶縁油を交換した直後から新油中へ溶解を始め、新油中のＰＣＢ濃度が上昇するにしたがい滲出速度が低下する。この実験では、約２５日で新油中のＰＣＢ濃度が飽和に達した。このときの新油中のＰＣＢ濃度は、絶縁紙等に捕捉され変圧器中に残留したＰＣＢの総量から計算した平衡時の濃度に合致することが確認された。絶縁紙等からのＰＣＢの滲出、溶解速度、すなわち電気絶縁油中と絶縁紙等に捕捉されている電気絶縁油中のＰＣＢ濃度が平衡するまでの時間は、ＰＣＢ濃度や絶縁紙などの絶縁油浸透性材料の種類、量等によって異なるが、前記のとおり、小形の変圧器でも１ヶ月程度を要する。構造が複雑で、使用されている絶縁紙等の量の多い大形電気機器ではさらに長期間を要すると考えられる。実際の低濃度ＰＣＢ６ａの処理に際しては実態に即して日程計画を立てなければならない。
【００３４】
さて、大形の変圧器２には、通電によって温度が上昇した電気絶縁油が変圧器２の上部に滞留しないよう、送油自冷形や送油風冷形と呼ばれるように、電気絶縁油を変圧器２内部で循環させて、変圧器本体、及び電気絶縁油の冷却を行っている。つまり、変圧器２には、電気絶縁油の循環経路が意図的に設計されているので、変圧器２に使用されている低濃度ＰＣＢ６ａは、効率的に精製装置１に導出され無害化反応が進んで、精製電気絶縁油６ｂとなって変圧器２に環流されてくる。この過程で、変圧器２の構成部材である絶縁紙等に浸透している低濃度ＰＣＢ６ａから、前記の分配の法則にしたがって濃度の薄まった精製電気絶縁油６ｂ中にＰＣＢが滲出、溶解し、やがて精製絶縁油中のＰＣＢと平衡する。
本発明においては、変圧器２の壁面などに付着、滞留しているＰＣＢの除去や、低濃度ＰＣＢ６ａが染み込んだ絶縁紙などからのＰＣＢの抽出を効果的に行えるよう、低濃度ＰＣＢ６ａを、精製装置１と変圧器２との間を循環させ、低濃度化が進展した精製電気絶縁油６ｂ中にＰＣＢを順次滲出、溶解させて、ＰＣＢの無害化が達成できるようにしてある。
【００３５】
ＰＣＢの無害化処理は、電気絶縁油中のＰＣＢの濃度が０．５ｍｇ／ｋｇ（≒０．５ｐｐｍ）以下になれば、いわゆる卒業基準に達し、特定有害産業廃棄物とする必要がなくなることが廃掃法で定められている。上記で説明した方法によって、変圧器２内の絶縁紙等に残存しているＰＣＢが、無害化が進展した精製電気絶縁油６ｂ中に抽出され、絶縁紙等に捕捉されているＰＣＢと精製電気絶縁油６ｂ中のＰＣＢの両者のＰＣＢ濃度が平衡状態に達したときに卒業基準を満たすようにすれば、低濃度ＰＣＢ６ａは無害な精製電気絶縁油６ｂになって変圧器２そのものが無害な電気機器となる。
絶縁紙等に染み込んだ低濃度ＰＣＢ６ａからＰＣＢが抽出され、精製電気絶縁油６ｂのＰＣＢ濃度と平衡に達するには、前記のとおり長い時間が必要であるが、変圧器２を継続して使用する場合は、ＰＣＢ無害化の達成を急ぐ必要は全くない。
【００３６】
なお、精製電気絶縁油６ｂが変圧器２に環流される場合の温度を、冷却器２２によって電気機器に悪影響を与えない値とすれば、変圧器２を運用（通電）したまま低濃度ＰＣＢ６ａを無害化処理することも可能である。変圧器２は、前記のとおり、通電されている場合に絶縁油が循環するように設計されており、通電したまま低濃度ＰＣＢ６ａを無害化処理する方が効率的であり都合がよい。電気絶縁油の無害化精製システムとしては、本発明の実施例を示す図３の構成と変わらないので図示はしていない。
変圧器２を運用したまま低濃度ＰＣＢ６ａを無害化する場合は、変圧器２から抽出する低濃度ＰＣＢ６ａの量に相当する絶縁油を、補充分として精製装置１の側にあらかじめ満たしておくことが必要である。
【００３７】
また、本発明の具体的な構成を説明した図３では、低濃度ＰＣＢ６ａの導出口３を変圧器２の下端、精製電気絶縁油６ｂの導入口２１を変圧器２の上端に配置してあるが、上下は逆であってもよい。変圧器２を運用したまま低濃度ＰＣＢ６ａを無害化処理する場合は、加熱された精製電気絶縁油６ｂが変圧器２に環流されてくるので、もともと通電等によって温度が高くなった絶縁油が上部に上がって来やすいことから、低濃度ＰＣＢ６ａの導出口３を変圧器２の上端側、精製電気絶縁油６ｂの導入口２１を変圧器２の下端側とすることが適切な場合もある。何れとするかは、この電気絶縁油の無害化精製システムの運用に応じて決めればよい。
図３の窒素ガス２３は、精製装置１に空気が侵入して水素ガス１６と反応するのを防止するための保安用である。
【００３８】
以上、本発明を具体的に説明したが、その要するところは、低濃度ＰＣＢを使用した変圧器２と流通式の無害化処理装置を連接して、低濃度ＰＣＢを変圧器から無害化処理装置へ、さらに変圧器へ循環させ、低濃度ＰＣＢの塩素を分離して無害化しつつ、変圧器の構成部材である絶縁紙等に含まれている低濃度ＰＣＢから分配の法則を利用して無害化が進展してＰＣＢ濃度が低下した精製途次の低濃度ＰＣＢ中にＰＣＢを滲出させて溶解させることにある。しかして、この循環を、低濃度ＰＣＢに含まれるＰＣＢの濃度を、いわゆる卒業基準に到達するまで遂行し、低濃度ＰＣＢだけでなく、低濃度ＰＣＢを使用した変圧器も無害化してしまうものである。
【００３９】
変圧器そのものを継続的に使用可能なように出来るという、これまでにない特徴を有する低濃度ＰＣＢの無害化処理方法であるにもかかわらず、きわめて簡潔な処理方法といえるが、流通式で、かつ低濃度ＰＣＢを無害化処理しても電気絶縁油として使用できるという循環して処理できる高度な処理装置と変圧器を、変圧器が据え付けられている現地で連接し、分配の法則を最適に活用して無害化するところが本発明の大きな特徴である。
【００４０】
なお、精製装置１は、低濃度ＰＣＢ６ａの無害化処理が済んだら、変圧器２から分離し、次の変圧器２の無害化処理を行えるようにすることが経済的で望ましい。そのためには、精製装置１は、車載形や可搬形で構成するのがよい。図５は、車載形の精製装置１を使用した変圧器２の無害化精製システムである。
【００４１】
以上、本発明を、変圧器２が据え付けられている現地で無害化処理を行う場合について説明したが、現地から移動できる変圧器２が多数ある場合には、固定的な無害化処理施設を設置して精製装置１を据付け、変圧器２を無害化処理施設に運んで無害化処理してもよい。小形の変圧器に本発明を適用する場合は、そのようにした方が経済的で、かつ効率的である。
変圧器２の据付現場に精製装置１を運んで無害化処理を行うか、固定的な無害化処理施設に精製装置１を据付け、変圧器２を無害化処理施設に運んで無害化処理するかは、経済性、効率性、所要期間等、実情に応じて決めればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】ＰＣＢの化学構造を示す図である。
【図２】ＰＣＢを水素化し、無害化したビフェニル化合物の化学構造を示す図である。
【図３】本発明の電気絶縁油の無害化精製システムの一実施例を示す図である。
【図４】ＰＣＢの絶縁油中への滲出、溶解状況を測定した実験結果を示す図である。
【図５】本発明の電気絶縁油の無害化精製システムの、他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    精製装置
２    変圧器
３    導出口
４    第１の配管
５    ポンプ
６ａ  低濃度ＰＣＢ
６ｂ  精製電気絶縁油
７    苛性ソーダ
８    投入口
９    加熱器
１０  精製装置本体
１１  容器
１２  注入口
１３  触媒
１４  排出口
１５  水素ガス供給口
１６  水素ガス
１７  食塩分離フィルタ
１８  油水分離器
１９  ポンプ
２０  第２の配管
２１  導入口
２２  冷却器
２３  窒素ガス
【図１】
2005224252.tif 000004
【図２】
2005224252.tif 000005
【図３】
2005224252.tif 000006
【図４】
2005224252.tif 000007
【図５】
2005224252.tif 000008