(57)【要約】【課題】  ０．５超から２００mg／kg未満のＰＣＢを含有する電気絶縁油を使用した変圧器を、現地に据え付けられたまま、組み立てた状態でＰＣＢを除去し、変圧器を継続使用、又は安全に廃棄が可能なようにする。【解決手段】当該変圧器の低濃度ＰＣＢから除去すべきＰＣＢ量と残留許容されるＰＣＢ量を計算する。変圧器の低濃度ＰＣＢを新たな電気絶縁油に入れ替えると内部に残っているＰＣＢが分配平衡により溶出する。これを１または２回行い、変圧器の電気絶縁油中のＰＣＢ濃度が０．５mg／kg未満となる場合について残留するＰＣＢ量を算出する。他方抜取油は、除去すべきＰＣＢ量に達成する濃度まで電気絶縁油の無害化処理を行うことで、変圧器内部に残留するＰＣＢ量と処理後の精製電気絶縁油に残留するＰＣＢ量の合計を残留許容値以下とする。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．５超から２００mg／kg未満でＡ１mg／kgのポリ塩化ビフェニルを含有する電気絶縁油Ｂkgを使用した変圧器において、該変圧器から該電気絶縁油Ｃkgを抜き取り、変圧器内に残留する電気絶縁油量をＤkgとしたときに、Ａ１×Ｄ／Ｂ＜０．５mg／kgを満たす場合においては、変圧器にポリ塩化ビフェニルを含まない電気絶縁油をＣkg補充して変圧器を満たすとともに、抜き取ったポリ塩化ビフェニルを含む電気絶縁油のポリ塩化ビフェニルの濃度を  （０．５×Ｂ−Ａ１×Ｄ）／（Ｂ−Ｄ）mg／kg以下に無害化し、変圧器に残留するポリ塩化ビフェニル量と処理後の精製電気絶縁油に残留するポリ塩化ビフェニル量の合計を０．５×Ｂmg以下とすることで、ポリ塩化ビフェニルを含有する電気絶縁油を使用した変圧器を無害化する方法。
【請求項２】
請求項１の発明において、Ａ１×Ｄ／Ｂ＜０．５mg／kgを満たさない場合で（Ａ１×Ｄ／Ｂ）×（Ｄ／Ｂ）＜０．５mg／kgを満たす場合は、該変圧器から該電気絶縁油を抜き取り、変圧器にポリ塩化ビフェニルを含まない電気絶縁油をＣkg補充して変圧器を満たすとともに、該変圧器の内部構造材等に捕捉されているポリ塩化ビフェニルを分配の法則により電気絶縁油に溶出、平衡させるため、変圧器を実系統で運用するか、そのまま放置し、再び該変圧器から該電気絶縁油を抜き取り、再び変圧器にポリ塩化ビフェニルを含まない電気絶縁油をＣkg補充して変圧器を満たすとともに、２回にわたって抜き取ったポリ塩化ビフェニルを含む電気絶縁油のポリ塩化ビフェニル濃度を  （０．５×Ｂ−（Ａ１×Ｄ×Ｄ／Ｂ）／（２×（Ｂ−Ｄ））mg／kg以下に無害化し、変圧器に残留するポリ塩化ビフェニル量と処理後の精製電気絶縁油に残留するポリ塩化ビフェニル量の合計を０．５×Ｂ  mg以下とすることで、ポリ塩化ビフェニルを含有する電気絶縁油を使用した変圧器を無害化する方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２の発明において、ポリ塩化ビフェニルを含有する電気絶縁油を使用した変圧器を無害化し、該変圧器を継続的に使用可能とする方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２または請求項３の発明において、変圧器からポリ塩化ビフェニルを含む電気絶縁油の抜き取りから、該変圧器にポリ塩化ビフェニルを含まない電気絶縁油の注入、該変圧器の内部構造材等に捕捉されているポリ塩化ビフェニルを電気絶縁油に溶出させるための実系統での使用、または、放置するまでを、当該変圧器が据え付けられている現地で行うことを特徴とする請求項１、または請求項２、または請求項３記載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変圧器を無害化する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低濃度のポリ塩化ビフェニル（以下、ＰＣＢという）を含有する電気絶縁油を使用した変圧器のＰＣＢを含有する電気絶縁油を１回または２回ＰＣＢを含まない電気絶縁油と交換し、変圧器に残留するＰＣＢ量と処理後の精製電気絶縁油に残留するＰＣＢ量の合計を０．５（mg／kg）×変圧器に使用されている電気絶縁油量（kg）以下とすることで、ポリ塩化ビフェニルを含有する電気絶縁油を使用した変圧器を無害化し、該変圧器を継続的に使用可能にする方法に関する。
【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。
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。
しかし、ＰＣＢを使用した電気機器、及びＰＣＢが混入した電気絶縁油や、これを使用した電気機器は膨大な量であり、結果的に、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。
【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電気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。
【０００４】
低濃度ＰＣＢを使用している電気機器は、意図してＰＣＢを使用したのではなく、何らかの原因でＰＣＢが電気絶縁油に混入し、汚染されたものであり、ＰＣＢ濃度（法令に関する記述では単位はmg／kgであるが、以降では、ＰＣＢ濃度を同義であるｐｐｍ表記する場合がある。）は、一般的にはごく低濃度のものが多く、１０ｐｐｍ以下で当該電気機器の７０％強を占め、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。
【０００５】
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、これらの要因の何れか、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。
【０００６】
さて、これまでに発表されているＰＣＢの無害化処理技術は、何れも低濃度ＰＣＢの無害化、及び／又は高濃度ＰＣＢや、ＰＣＢが付着した機器本体を無害化するもので、無害化処理した電気絶縁油、及び機器本体の何れについても再使用を意図していない。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が前提になっている。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、機器本体の金属製部材をもとの金属に戻したりすることを指す。
つまり、ＰＣＢ＝廃棄物、ＰＣＢに汚染された機器本体も廃棄物。として扱われてきたということである。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】
本発明においては、低濃度ＰＣＢのうち、０．５超から２００mg／kgのＰＣＢを含有する電気絶縁油を使用した変圧器を対象とする。
前記のとおり、低濃度ＰＣＢを使用した電気機器は、１００ｐｐｍ以下で約９９％を占めており、２００ｐｐｍまでを無害化処理の対象にすれば、ほぼ全ての変圧器を無害で、継続的に使用できるようにすることが可能になる。
なお、本発明は、変圧器に適用することを基本としているが、電気絶縁油を使用した電気機器であれば、変圧器以外でも変圧器と使用部材の材質の共通性が高く、本発明を適用することが可能である。
【０００８】
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、機器を更新する場合、電気機器自身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、当該電気機器には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。
【０００９】
さらには、当該電気機器を運び出すことが出来る場合であっても、機器自身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、例えば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。
【００１０】
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自身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、当該電気機器の取り替えが出来ないので、増容量のための機器更新、信頼性の低下に対応した機器の更新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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明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変圧器を無害化する方法では、０．５超から２００mg／kg未満でＡ１mg／kgのポリ塩化ビフェニルを含有する電気絶縁油Ｂkgを使用した変圧器において、該変圧器から該電気絶縁油Ｃkgを抜き取り、変圧器内に残留する電気絶縁油量をＤkgとしたときに、Ａ１×Ｄ／Ｂ＜０．５mg／kgを満たす場合においては、変圧器にポリ塩化ビフェニルを含まない電気絶縁油をＣkg補充して変圧器を満たすとともに、抜き取ったポリ塩化ビフェニルを含む電気絶縁油のポリ塩化ビフェニルの濃度を  （０．５×Ｂ−Ａ１×Ｄ）／（Ｂ−Ｄ）mg／kg以下に無害化し、変圧器に残留するポリ塩化ビフェニル量と処理後の精製電気絶縁油に残留するポリ塩化ビフェニル量の合計を０．５×Ｂmg以下とすることで、ポリ塩化ビフェニルを含有する電気絶縁油を使用した変圧器を無害化する方法。
請求項２の発明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変圧器を無害化する方法では、請求項１の発明において、Ａ１×Ｄ／Ｂ＜０．５mg／kgを満たさない場合で（Ａ１×Ｄ／Ｂ）×（Ｄ／Ｂ）＜０．５mg／kgを満たす場合は、該変圧器から該電気絶縁油を抜き取り、変圧器にポリ塩化ビフェニルを含まない電気絶縁油をＣkg補充して変圧器を満たすとともに、該変圧器の内部構造材等に捕捉されているポリ塩化ビフェニルを分配の法則により電気絶縁油に溶出、平衡させるため、変圧器を実系統で運用するか、そのまま放置し、再び該変圧器から該電気絶縁油を抜き取り、再び変圧器にポリ塩化ビフェニルを含まない電気絶縁油をＣkg補充して変圧器を満たすとともに、２回にわたって抜き取ったポリ塩化ビフェニルを含む電気絶縁油のポリ塩化ビフェニル濃度を  （０．５×Ｂ−（Ａ１×Ｄ×Ｄ／Ｂ）／（２×（Ｂ−Ｄ））mg／kg以下に無害化し、変圧器に残留するポリ塩化ビフェニル量と処理後の精製電気絶縁油に残留するポリ塩化ビフェニル量の合計を０．５×Ｂ  mg以下とすることで、ポリ塩化ビフェニルを含有する電気絶縁油を使用した変圧器を無害化する方法。
請求項３の発明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変圧器を無害化し、該変圧器を継続的に使用可能とする方法では、請求項１または請求項２の発明において、ポリ塩化ビフェニルを含有する電気絶縁油を使用した変圧器を無害化し、該変圧器を継続的に使用可能とする。
請求項４の発明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変圧器を無害化する方法では、請求項１または請求項２または請求項３の発明において、変圧器からポリ塩化ビフェニルを含む電気絶縁油の抜き取りから、該変圧器にポリ塩化ビフェニルを含まない電気絶縁油の注入、該変圧器の内部構造材等に捕捉されているポリ塩化ビフェニルを電気絶縁油に溶出させるための実系統での使用、または、放置するまでを、当該変圧器が据え付けられている現地で行うことを特徴とする請求項１、または請求項２、または請求項３記載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変圧器を無害化する方法。
【００１２】
本発明は、電力流通の要の機器であり、かつ大量に存在する２００ｐｐｍ以下の低濃度ＰＣＢに汚染された変圧器を、当該変圧器が組み立てられ、かつ現地に据え付けられているままの状態で無害化し、継続的に使用可能にしてしまうものである。
本発明は、大形の変圧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、変圧器を組み立てたまま、かつ変圧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、小形の変圧器や、その他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。
なお、大形変圧器であっても、運搬が容易な機器については、集中処理基地を設置し、本発明と同じ方法によって無害化処理を行ってもよい。運搬可能な変圧器が多い場合は、より効率的な処理が可能と考えられる。
【００１３】
ＰＣＢの無害化処理に求められるのは次の２点と考えられる。
１）ＰＣＢそのものを出来るだけ消去する。消去とは、無害な物質への転換である。
２）ＰＣＢを出来るだけ消去したあと、何れの部位においても、ＰＣＢ濃度が敷居値として定めた一定の値以上ではない状態にする。
これらを実用的に実現するために、前記の法令等では、ＰＣＢを無害化処理した場合の達成水準、いわゆる卒業基準として、ＰＣＢ濃度を０．５mg／kg以下と定めている。
この０．５mg／kg以下という値が要求する本意は、ＰＣＢの有害性の所以によって、前記のとおり、無害化処理によってＰＣＢそのものを消去して減じせしめ達成するものでなければならない。と理解することが至当である。すなわち、ＰＣＢの絶対量が減少しない希釈等によって０．５mg／kg以下とすることは許容されないものである。また、電気機器に含まれるＰＣＢの濃度の平均値が０．５mg／kg以下になれば良いと云うことではなく、何れの部位においても０．５mg／kg以下でなければならないということと理解される。
【００１４】
以上のような観点に立って、本発明では次のような処理を行う。
１）変圧器から、低濃度ＰＣＢを抜き取り、ＰＣＢを消滅させる無害化処理を行う。
抜き取った低濃度ＰＣＢの無害化処理は、公的認証を得ている方法であればどの方法を適用しても良いが、本発明では、無害化の達成水準を、法令で定められた卒業基準より低濃度に設定しなければならないので、適切な方法を選定しなければならない。
抜き取った低濃度ＰＣＢについて、法令の定めより厳しい無害化水準の達成を前提にしているところが、本発明の大きな特徴の一つである。
適切な方法とは、例えば、本発明者の１人が特許出願している特許文献１に示す触媒水素還元法は、卒業基準の０．５mg／kg（≒０．５ｐｐｍ）に対して、１００ｐｐｍのＰＣＢを含む電気絶縁油を、４時間の無害化処理によって約０．０５mg／kg（≒０．０５ｐｐｍ）まで無害化できたことを証明しており、適切な方法に相当する。
証明とは、特許文献１の処理方法を適用した触媒水素還元法について、公的認証を取得するに際して「難分解性有機化合物処理技術検討・評価委員会」に提出したデータを云い、審査資料である「触媒水素還元法」実証試験結果報告書＜ＰＣＢ汚染油処理技術＞に掲載（例えば、表−８：ＰＣＢ濃度＝０．０５０mg／kg、同再現性試験のＰＣＢ濃度＝０．０５１mg／kg）された値である。ことを云う。
２）変圧器から低濃度ＰＣＢを抜き取った後、更に変圧器中身に捕捉されている低濃度ＰＣＢを自然滴下させて抜き取り、ＰＣＢを消滅させる無害化処理を行う。
低濃度ＰＣＢを抜き取った変圧器を放置し、変圧器中身に捕捉された低濃度ＰＣＢが自然滴下するのを待つ。滴下して変圧器内に溜まる低濃度ＰＣＢを回収し、前記の抜き取った低濃度ＰＣＢと同様に無害化処理を行う。
なお、変圧器を真空引きしたり、加熱することによって、低濃度ＰＣＢの流動性を高め、滴下、回収時間を短縮することも可能で、そのようなよく知られた方法を組み合わせて適用するのは、本発明の適用範囲内である。
３）ＰＣＢを含まない電気絶縁油を変圧器に注入する
低濃度ＰＣＢが染み込んだ絶縁紙等と、新たに注入したＰＣＢを含まない電気絶縁油が接すると、ＰＣＢは、分配の法則によって、ＰＣＢ濃度の濃い側からＰＣＢ濃度の薄い側へ移動し、やがて両者のＰＣＢ濃度は同一となって平衡する。分配の法則は、ＰＣＢ以外でも起こる普遍的な物理現象である。
４）以上の処理によっても無害化を達成できない場合は、工程を繰り返す
１）から３）の工程が１度では、無害化の卒業基準を達成できない場合は、本発明に示す運用基準にしたがって１）から３）の工程を繰り返す。
【００１５】
本発明の重要な要件の一つは、自然滴下によっても回収できないで変圧器内に留まる低濃度ＰＣＢの計量である。変圧器中身に捕捉され、変圧器内に留まる低濃度ＰＣＢの量を正確に計量しないと無害化処理の達成水準を的確に設定できない。また、変圧器内に留まる低濃度ＰＣＢの量が多いと、無害化処理達成水準の実現が困難になる。低濃度ＰＣＢの的確な回収と、回収できない量の把握は、本発明を実現するうえで重要である。
本発明では、分配の法則を、絶縁紙等に捕捉されている低濃度ＰＣＢの量とＰＣＢ濃度を関連づけて最適に利用することが、もう一つの大きな特徴である。
以上の１）から４）について、本発明には、重要な４つの着目点がある。以下に順を追って説明する。
【００１６】
低濃度ＰＣＢを使用した変圧器は、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、変圧器中身にはＰＣＢが付着したり構成部材に染み込んでいるが、低濃度ＰＣＢを除く変圧器中身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、変圧器は無害となる。
本発明の重要な第１の着目点である。
【００１７】
つまり、本発明は、従来の、低濃度ＰＣＢ自身と低濃度ＰＣＢを使用した変圧器中身を別々の扱いにしたうえ、「ＰＣＢ自身は無害化したうえで廃棄するもの」、また、「ＰＣＢに汚染された変圧器中身も、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、「変圧器自身を組み立てた状態のまま無害化して、継続的に使用可能にする」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。
本発明の重要な第２の着目点である。
変圧器自身を無害化した後は、変圧器を継続して使用する、あるいは変圧器を廃棄して新しい変圧器に更新する、の何れとするかは、使用者が必要に応じて決めればよい。
【００１８】
本発明の重要な要件である効果的な自然滴下の利用と、もう一つの重要な要件であるＰＣＢ濃度の平衡をもたらす分配の法則の最適な組合わせについて説明する。
【００１９】
効果的な自然滴下の利用について説明する。
変圧器の容器壁面等に付着した電気絶縁油、及び変圧器中身の絶縁紙等に捕捉された電気絶縁油に対し、重力による自然滴下による付着量、及び捕捉量の減少について実験した結果を図１、図２及び図３に示す。
【００２０】
図１は、電気絶縁油の入った小形変圧器の容器から電気絶縁油を抜き取ったあと、該容器を逆さにした場合の、容器の壁面に付着した電気絶縁油の減少状況について実験した結果である。付着電気絶縁油の減少量は、容器の重量変化から換算した。
図１によれば約１分で使用電気絶縁油の０．１％が容器壁面等に留まっているだけになる。つまり、変圧器から低濃度ＰＣＢを抜き取ったあと、容器壁面等に、単に付着しているだけの低濃度ＰＣＢは、速やかにしたたり落ちてしまうことを見い出した。
【００２１】
図２の左側部分は、変圧器の中身をつり上げた状態で、絶縁紙等に捕捉された電気絶縁油を自然滴下させた場合の、捕捉されている電気絶縁油の減少状況を実験した結果である。この場合も、変圧器の中身の重量変化から電気絶縁油の捕捉量の変化を換算して求めた。
変圧器の中身の場合は、中身をつり上げ、自然滴下を開始した直後はしたたり落ちる電気絶縁油の量が多く、時間の経過とともに滴下量は減少する。すなわち、電気絶縁油の自然滴下量は、当初は２次曲線図的に減少し、順次、１次線図的な減少傾向に移行する。
大半は最初の３０分程度で滴下してしまうが、なお２時間程度は滴下量が多い状態が続く。電気絶縁油の自然滴下量の多い２次曲線図的な傾向から、滴下量の少ない１次線図的な状態に移行する時間は、自然滴下開始２〜３時間後で、この時点で変圧器に捕捉され残存している絶縁油の量は６％程度になる。１次線図的な滴下状態になってからの滴下量は、変圧器の全油量に対し、約０．０４％／時間で緩慢であり、さらに時間の経過とともに滴下量は減少していく。
【００２２】
図２の右側部分は、電気絶縁油の自然滴下を１５時間継続したあと、真空引き、及び温風で加熱した場合の滴下量の変化を示した図である。
真空引き、温風加熱とも電気絶縁油の流動性が高まり、絶縁油浸透性材等に捕捉されている電気絶縁油の自然滴下量が増大する。真空引きでは開始後１時間、温風加熱では３時間で、それぞれ変圧器の全電気絶縁油量の約１％が滴下する。温風加熱は電気絶縁油を含む機器全体が暖まるのに長時間を要するため、効果は漸増的である。
【００２３】
図３は、図２の実験に使用した変圧器の５倍の容量を有する変圧器の自然滴下に関する実験結果である。実験の方法は図２の場合と同様である。図３は図２と同様の傾向を示すが、図２よりも変圧器全体の電気絶縁油量に対する自然滴下量の割合が大きく、約３時間で変圧器に捕捉され、残存している電気絶縁油の量は５％になっている。
【００２４】
以上の実験結果から、変圧器に捕捉されている低濃度ＰＣＢの自然滴下について、次の４つの重要なことを見いだした。
以下４項目が、本発明の重要な第３の着目点である。
１）変圧器の機器自身に付着しているだけの低濃度ＰＣＢは、大半が速やかに自然滴下してしまうので回収は容易であり、変圧器から低濃度ＰＣＢを抜き取るに際しても特別な配慮、措置は不要である。
２）自然滴下によって変圧器の中身から低濃度ＰＣＢを効果的に回収するには、自然滴下開始後２時間程度は継続することが必要である。
ただ、実際の運用では、変圧器から低濃度ＰＣＢを抜き取るのに相当な時間が必要であり、抜き取っている間も自然滴下と同様な状態になることから、抜き取り時間と合わせて滴下による低濃度ＰＣＢの回収時間を設定してもよい。ただし、抜き取り時間が２時間以上に及ぶ場合は、抜き取り終了後、しばらく自然滴下の状態を保つのがよい。もちろん、時間的な余裕がある場合は、自然滴下時間を長くして、少しでも多く低濃度ＰＣＢを回収することは目的にかない、それなりの効果は期待できる。
３）自然滴下に真空引き、又は、加熱の条件を付加することによって、短時間に変圧器全油量の１％程度、滴下量を増加させることが可能である。
４）変圧器容量が大きい方が、変圧器全体の電気絶縁油量に対する、自然滴下による低濃度ＰＣＢの滴下量の割合が大きい。
【００２５】
変圧器からの低濃度ＰＣＢの回収は、もともと変圧器に設けられている電気絶縁油の給油口、又は排油口を利用すれば、変圧器を改造することなく、変圧器が据え付けられている現地で、変圧器が組み立てられた状態のまま行うことが可能である。
【００２６】
なお、自然滴下による低濃度ＰＣＢの回収は、自然滴下開始後、より短時間内の方が単位時間あたりの回収効果が高いが、ＰＣＢの絶対量を減らすのが本質的な目的であることから、自然滴下時間を２時間より短くして、より多くの低濃度ＰＣＢを変圧器内部に残存させることは適切ではない。ＰＣＢ濃度が低い低濃度ＰＣＢを無害化する場合は、必要以上にＰＣＢを低濃度化することになるという考え方も出来るが、法令の要求水準以上になるとしても、必要以上と考えることは妥当とは云えない。低濃度ＰＣＢの抜き取り時間を合わせて２時間という時間は、実用上はごく短く、実行は容易で合目的的である。
その一方、１次線図的な滴下状態となって以降は、自然滴下による低濃度ＰＣＢの回収可能量は０．０４％／時間程度しか期待できず、しかも時間とともに更に自然滴下量は減少する。つまり、１日まるまる、２４時間をかけても、変圧器の全油量に対する低濃度ＰＣＢの回収量の増加分は０．０４×２４≒１％以下しか見込めず、回収時間を単に長くしても効果は低い。
なお、以下に説明するように、回収できないで変圧器中身に捕捉されたまま残る低濃度ＰＣＢの量は、無害化水準値の設定に影響する。滴下による低濃度ＰＣＢの回収量の増大を要する場合は、所望のねらいの回収量を自然滴下の時間を延長して達成するか、真空引きや加熱によって滴下速度を促進して達成するかは、変圧器に使用されている低濃度ＰＣＢのＰＣＢ濃度や、量等を勘案して、個々に決めることが適当である。
【００２７】
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、変圧器中身から新油中への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身に残留した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。
この実験で、次の重要な２つの情報を得た。
下記２点が、本発明の重要な第４の着目点である。
１）絶縁油浸透性のある絶縁紙等に染み込んだＰＣＢは、分配の法則にしたがい、着実にＰＣＢを含まない、あるいはＰＣＢ濃度の低い電気絶縁油中に滲み出して、やがて絶縁油浸透性材中の低濃度ＰＣＢと電気絶縁油中のＰＣＢ濃度は平衡する。
２）絶縁紙等に捕捉されたＰＣＢが電気絶縁油中に滲み出し、平衡するには、ある程度の長い期間を要するが、数十年にも達する変圧器の期待寿命に比べれば十分短く、分配の法則の適用は、ＰＣＢの低濃度化に実用的に有効である。
【００２８】
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。
上記で説明した分配の法則によって、変圧器内の絶縁紙等に残存しているＰＣＢが、新たに注入したＰＣＢを含まない電気絶縁油中に滲出し、絶縁紙等に捕捉されているＰＣＢと電気絶縁油中のＰＣＢの両者の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ＰＣＢに汚染されていた変圧器は無害と判定できる状態になる。
しかし、前記のとおり、ＰＣＢの無害化処理の本質的なねらいは、ＰＣＢの消滅である。実行性、実効性、迅速性、経済性などの実用性を総合的に勘案して、工業的に０．５mg／kgといういわゆる卒業基準が定められていると考えられるが、数値さえ合わせればよいと云うものではない。
この観点に立てば、ＰＣＢを含まない電気絶縁油中にＰＣＢを滲出させて、絶縁紙等に捕捉されているＰＣＢ濃度を低下させるのは、ＰＣＢを消滅させるのではなく、単に薄めて数値的な適合を図っただけということであり、本質的なねらいを満たすものではない。
【００２９】
本発明は、
１）実用性を保全しつつ、
２）法令の要求するＰＣＢそのものの消滅量を達成し
３）低濃度ＰＣＢに汚染された変圧器を無害化する
ことを実現するものである。
【特許文献１】特開２００１−２７９２９０号公報
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、低濃度ＰＣＢに汚染された変圧器のほぼ全てを、当該変圧器が据え付けられている現場で、かつ変圧器が組み立てた状態のままで無害化出来る。
しかも、該変圧器は、無害な変圧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、無害な変圧器になるので、廃棄することも容易になる。
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。
【００３１】
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．変圧器を継続して使用する場合
１）変圧器をそのまま使い続けることが出来るので、代わりの変圧器を新たに製作する必要がない。
２）変圧器から低濃度ＰＣＢを抜き取って無害化するだけで変圧器中身も無害化できるので、低濃度ＰＣＢと変圧器中身を別々に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。
ＰＣＢ濃度が高い場合は、変圧器に使用されていた低濃度ＰＣＢと、新たに変圧器に注入し、ＰＣＢが浸み出し汚染された電気絶縁油の、２倍の量の無害化処理が必要になるが、それでも経済的な優位性があることは明らかである。
３）変圧器を系統から切り離す必要、及び代わりの変圧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）変圧器を現地から運び出す費用と時間、及び代わりの変圧器を搬入して据え付ける費用、及び時間が生じない。
２．変圧器を廃棄する場合
１）変圧器から低濃度ＰＣＢを抜き取って無害化するだけで変圧器中身も無害化できるので、低濃度ＰＣＢと変圧器中身を別々に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。
ＰＣＢ濃度が高い場合についても、上記と同様である。
２）無害な変圧器に転換されるので、現地で変圧器から電気絶縁油を抜き取ることが可能になり、現地で変圧器を所要の大きさ、形状などに分割してから撤去できるようになる。
３）無害な変圧器になるから、変圧器の分解や搬出、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、大形の変圧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】
【００３２】
図５は本発明にて変圧器を無害化する方法を説明する図である。
【００３３】
本発明では、無害化処理は次の手順で行う。
１）手順１
低濃度ＰＣＢを使用している変圧器のＰＣＢ濃度を無害化処理に先立って測定する。
・ＰＣＢ濃度を［Ａ１］ｐｐｍとする。
２）手順２
該変圧器の低濃度ＰＣＢの使用量を調査する。使用量は銘板に表記されているが、当該変圧器のメーカに照会してもよい。
低濃度ＰＣＢの使用量を［Ｂ］kgとする。
（一般的には、変圧器の油量はリットルで表示されるが、以下では、計算都合上kgで記述する。）
３）手順３
該変圧器から低濃度ＰＣＢを抜き取り、抜き取り量を計量する。
・抜き取った低濃度ＰＣＢ量を［Ｃ１］kgとする。
４）手順４
低濃度ＰＣＢ抜き取り後、抜き取り時間を含めて最低２時間、自然放置して変圧器中身に捕捉されている低濃度ＰＣＢが自然滴下して変圧器底部に溜まるのを待ち、これを抜き取る。
・抜き取った低濃度ＰＣＢ量を［Ｃ２］kgとする。
５）手順５
手順３と手順４で抜き取った低濃度ＰＣＢを合わせて、低濃度ＰＣＢの無害化処理施設に配送して、以下に説明する本発明が指定するＰＣＢ濃度以下に無害化処理する。
無害化処理が終了した低濃度ＰＣＢは、特定有害産業廃棄物ではなくなるので、燃料へのリサイクルや、一般の産業廃棄物とするなどの、既に実施されている方法と同様の適切な処理を行う。
・抜き取った低濃度ＰＣＢの総量Ｃ１＋Ｃ２＝［Ｃ］kg、低濃度ＰＣＢを抜き取った後に、変圧器内に捕捉され、残留する低濃度ＰＣＢをＢ−Ｃ＝［Ｄ］kgとする。
６）手順６
ＰＣＢを含まない電気絶縁油を注入する。注入する電気絶縁油量は、当然ながら［Ｃ］kgに等しい。
７）手順７
変圧器を実系統に接続して運用するか、または、そのまま放置して１ヶ月以上待つ。この間、電気絶縁油中のＰＣＢ濃度をチェックし、ＰＣＢ濃度の変化を調査する。変圧器に捕捉され、残った低濃度ＰＣＢの量とＰＣＢ濃度から、電気絶縁油中のＰＣＢ濃度と絶縁紙等に捕捉されたＰＣＢ濃度が平衡に達したときのＰＣＢ濃度は
Ａ１×Ｄ／Ｂ＝Ａ２ｐｐｍ
となるので、電気絶縁油中のＰＣＢ濃度が［Ａ２］の値となるまで、例えば毎週一回というように適宜のインターバルで観測を続ける。ＰＣＢの濃度が略Ａ２になっていることを確認するのがよい。
変圧器を実系統に接続して運転すると変圧器の発生する熱により電気絶縁油の温度が上昇するので、変圧器の内部構造材に含浸しているＰＣＢの溶出に効果的である。また変圧器設備の停止期間を短くできる。
８）手順８
手順１から６によっても、変圧器内のＰＣＢ濃度が卒業基準に達しない場合は、手順１から手順６を繰り返してから、手順７を実行する。
卒業基準を達成できるか否かは、手順５までに得るＡ１、Ｂ及びＣの値から、手順７に示す計算式によってＡ２を導き判断する。
Ａ２は０．５ｐｐｍ未満であることが必要である。０．５ｐｐｍ以下だと、０．５ｐｐｍが含まれ、この場合抜き取った低濃度ＰＣＢの無害化処理にてＰＣＢを０ｐｐｍにしなければならないことになって処理不能になる。
【実施例２】
【００３４】
本発明によって、低濃度ＰＣＢを使用した変圧器を実際に無害化処理する場合を想定し、実際の存在数が多く、比較的低濃度である５ｐｐｍの場合をシミュレーションする。
【００３５】
検証条件を次のように設定する。
ａ）ＰＣＢ濃度Ａ１＝５ｐｐｍ
ｂ）変圧器に使用されている低濃度ＰＣＢの量Ｂ１０，０００kg。
この値は、大量に存在する、容量１０ＭＶＡ〜２０ＭＶＡ級の変圧器に匹敵する。
ｃ）２時間の自然滴下によって低濃度ＰＣＢを回収したあとに、変圧器内に残る低濃度ＰＣＢの量Ｄ＝Ｂ×５％。
５％は、実験結果を参考にした設定値である。
【００３６】
１）消去を要するＰＣＢの量
・５ｐｐｍ（＝５mg／kg）、１０，０００kgの低濃度ＰＣＢに含まれるＰＣＢ量
１０，０００×５＝５０，０００mg
ただし、ppm＝mg／kgとして計算。以下同じ
・無害化処理後に残留を許容されるＰＣＢ量
１０，０００×０．５＝５，０００mg以下
・消去を要するＰＣＢ量
５０，０００−５，０００＝４５，０００mg以上
２）低濃度ＰＣＢを抜き取った後に変圧器内に捕捉され、残留するＰＣＢ量
・変圧器内に残留する低濃度ＰＣＢ
１０，０００×０．０５＝５００kg
・残留するＰＣＢ量
５００×５＝２，５００mg
このＰＣＢは消滅しない。
３）変圧器から抜き取った低濃度ＰＣＢの無害化達成条件
・当該変圧器の処理後に許容されるＰＣＢ量は５，０００mg以下であるので          抜き取った低濃度ＰＣＢについては無害化処理後のＰＣＢ量を、
５，０００−２，５００＝２，５００mg以下にしなければならない。
・２，５００／（１０，０００−５００）  ≒０．２６mg／kg（０．２６ｐｐｍ）
すなわち、法で定める廃油としての卒業基準は、０．５mg／kg（０．５ｐｐｍ）であるが、この無害化処理方法では０．２６ｐｐｍ以下に厳しく設定し直して無害化処理する。
※検算：５ｐｐｍ、９，５００（＝１０，０００−５００）kgの低濃度ＰＣＢを無害化処理した場合に消滅するＰＣＢ量＝（１０，０００−５００）×（５−０．２６）＝４５，０３０mgとなり、前記卒業基準を満足する。
４）変圧器内のＰＣＢ濃度
ＰＣＢを含まない電気絶縁油１０，０００−５００＝９，５００kgを変圧器に注油し、ＰＣＢ濃度が平衡に達した場合のＰＣＢ濃度は、
・５００×５／１０，０００＝０．２５mg／kg（０．２５ｐｐｍ）
であり、卒業基準０．５mg／kg（０．５ｐｐｍ）を満足する。
【実施例３】
【００３７】
本発明によって、低濃度ＰＣＢを使用した変圧器を実際に無害化処理する場合を想定し、実際に存在するほぼ最高濃度の１００ppmの場合をシミュレーションする。
【００３８】
検証条件を次のように設定する。
ａ）ＰＣＢ濃度Ａ１＝１００ｐｐｍ
ｂ）変圧器に使用されている低濃度ＰＣＢの量Ｂは１０，０００kg。
この値は、大量に存在する、容量１０ＭＶＡ〜２０ＭＶＡ級の変圧器に匹敵する。
ｃ）２時間の自然滴下によって低濃度ＰＣＢを回収したあとに、真空引きを付加して回収率を上げ、変圧器内に残る低濃度ＰＣＢの量Ｄ＝Ｂ×４％とする。
４％は、実験結果を参考にした設定値である。
【００３９】
１）消去を要するＰＣＢの量
・１００ｐｐｍ（＝１００mg／kg）、１０，０００kgの低濃度ＰＣＢに含まれるＰＣＢ量
１０，０００×１００＝１，０００，０００mg
・無害化処理後に残留を許容されるＰＣＢ量
１０，０００×０．５＝５，０００mg以下
・消去を要するＰＣＢ量
１，０００，０００−５，０００＝９９５，０００mg以上
２）低濃度ＰＣＢを抜き取った後に変圧器内に捕捉され、残留するＰＣＢ量
・変圧器内に残留する低濃度ＰＣＢ
１０，０００×０．０４＝４００kg
・残留するＰＣＢ量は
４００×１００＝４０，０００mg
※１回の処理で消去できないＰＣＢが４０，０００＞５，０００mgとなり、無害化を達成できない。
３）手順１から手順６までの１回目の処理を行った場合の、変圧器内のＰＣＢ濃度
４００×１００／１０，０００＝４mg／kg（４ｐｐｍ）
４）前記の手順１から手順６までを２回繰り返した場合の、変圧器内に捕捉され残留するＰＣＢ量
（４００×１００／１０，０００）×４００＝１，６００mg
５）変圧器から抜き取った低濃度ＰＣＢの無害化達成条件
１回目の低濃度ＰＣＢは、１００ｐｐｍ、１０，０００−４００＝９，６００kg
２回目の低濃度ＰＣＢは、    ４ｐｐｍ、１０，０００−４００＝９，６００kg
・変圧器に残留するＰＣＢ量と、抜き取った低濃度ＰＣＢを無害化処理した後のＰＣＢ量の合計が、５，０００mg以下にしなければならないことから、抜き取った低濃度ＰＣＢについては、無害化処理後のＰＣＢ量を、５，０００−１，６００＝３，４００mg以下にしなければならない。
・（５，０００−１，６００）／（９，６００＋９，６００）＝０．１７７mg／kg
≒０．１７mg／kg（０．１７ｐｐｍ）
すなわち、卒業基準０．５mg／kg（０．５ｐｐｍ）を、０．１７ｐｐｍ以下に厳しく設定しなおして無害化処理する。大変厳しい条件であるが、前記のとおり、適用する無害化処理方法を適切に選定すれば、処理は可能である。
特に、特許文献１を更に改良した特許文献２の触媒水素還元法では、低濃度ＰＣＢを、無害化反応部に繰り返し循環させる方式であるため、繰り返し循環させる回数を増減して所望の無害化達成水準に対応した処理が可能であることから好都合な方法といえる。
※検算：消滅するＰＣＢ量＝（１００−０．１７）×９，６００  ＋（４−０．１７）×９，６００＝９５８，３６８＋３６，７６８≒９９５，０００mgとなり卒業基準を満足する。
６）変圧器内のＰＣＢ濃度
ＰＣＢを含まない電気絶縁油１０，０００−４００＝９，６００kgを２回注油し、ＰＣＢ濃度が平衡に達した場合のＰＣＢ濃度は、
（４００×１００／１０，０００）×（４００／１０，０００）＝０．１６mg／kg（０．１６ｐｐｍ）となり、卒業基準０．５mg／kg（０．５ｐｐｍ）を満足する。
【特許文献２】特願２００３−３５１４２０号
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】変圧器の容器に付着した電気絶縁油滴下の実験結果を示す図である。
【図２】変圧器の中身に含まれた電気絶縁油の滴下実験結果を示す図である。
【図３】容量の大きい変圧器の中身に捕捉された電気絶縁油の、自然滴下に関する実験結果である。
【図４】ＰＣＢの電気絶縁油中への滲出、溶解状況を測定した実験結果を示す図である。
【図５】本発明にて変圧器を無害化する方法のフローチャートを示す図である。
【図１】
2005203523.tif 000003
【図２】
2005203523.tif 000004
【図３】
2005203523.tif 000005
【図４】
2005203523.tif 000006
【図５】
2005203523.tif 000007