(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被回収容器の被回収ガス中のＳＦ６ガス又は混合ガスを吸着する吸着剤を充填した吸着筒を有するＰＳＡ方式によるガス分離部と一定容積の吸着筒に被回収ガス中の濃度指標となるガス成分を吸着する一定量の吸着剤を充填し、一定量の被回収ガスを供給した後の吸着筒内圧を計測し、予め確認した吸着筒内圧とＳＦ６ガス濃度との対応関係に基づいて吸着筒内圧からＳＦ６ガス濃度を求めるようにしたＳＦ６ガス濃度計測部を有するＳＦ６ガス回収装置において、被回収容器より被回収ガスを取り出し、該ガス分離部に送入し、加圧吸着工程にて被回収ガス中の易吸着性ガスを吸着筒内の吸着剤に吸着させてＳＦ６ガスと他の混合ガスとに分離し、減圧再生工程にて吸着筒を減圧し、吸着剤に吸着しているガスを脱着し、前記のＳＦ６ガスと分離した混合ガスを大気中に排出するサイクルを繰り返すＰＳＡ方式によるガス分離部のサイクルタイムを該ＳＦ６ガス濃度計測部にて得た濃度値により変更するようにしたことを特徴とするＳＦ６ガス回収装置。
【請求項２】
被回収容器中のＳＦ６ガス又は混合ガスを吸着する吸着剤を充填した吸着筒を有するＰＳＡ方式によるガス分離部を有するＳＦ６ガス回収装置において、被回収容器より被回収ガスを取り出し、該ガス分離部の吸着筒に送入し、加圧吸着工程にて被回収ガス中の易吸着性ガスを吸着筒内の吸着剤に吸着させてＳＦ６ガスと他の混合ガスとに分離し、つづいて減圧再生工程にて吸着筒を減圧し、吸着剤に吸着しているガスを脱着するサイクルを繰り返すガス分離部の該サイクルタイム中で加圧吸着工程に入って一定時間後の該吸着筒内圧を測定し、予め確認した吸着筒内圧とＳＦ６ガス濃度との対応関係に基づいて吸着筒内圧からＳＦ６ガス濃度を求め、該ＳＦ６ガス濃度により該吸着工程のサイクル時間を変更するようにしたことを特徴とするＳＦ６ガス回収装置。
【請求項３】
被回収容器中のＳＦ６ガス又は混合ガスを吸着する吸着剤を充填した吸着筒を有するＰＳＡ方式によるガス分離部を有するＳＦ６ガス回収装置において、被回収容器より、被回収ガスを取り出し、該ガス分離部の吸着筒に送入し、加圧吸着工程にて被回収ガス中の易吸着性ガスを吸着筒内の吸着剤に吸着させて、ＳＦ６ガスと他の混合ガスとに分離し、減圧再生工程にて吸着筒を減圧し、吸着剤に吸着しているガスを脱着するサイクルを繰り返すガス分離部の該サイクルタイム中で加圧吸着工程に入った後、該吸着筒内圧が上昇して所定圧に到達するまでの時間を測定し、予め確認した該時間とＳＦ６ガス濃度の対応関係に基づいて該時間からＳＦ６ガス濃度を求め、該ＳＦ６ガス濃度により該吸着工程のサイクルタイムを変更するようにしたことを特徴とするＳＦ６ガス回収装置。
【請求項４】
吸着剤がゼオライト又は分子篩炭である請求項１，請求項２，請求項３のいずれかに記載のＳＦ６ガス回収装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＳＦ６ガス（６フッ化硫黄ガス，以下同じ）の回収に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＳＦ６ガスは高電圧電力用トランスや電力回路の遮断器に充填し、その熱的安定性，電気的安定性，高絶縁耐圧性を生かして装置の小型化を可能にし、都市の変電所の小容積化でその社会に対する貢献は大きい。トランスや遮断器に充填されているＳＦ６ガスはその純度１００％のものや窒素ガスにより適度にうすめて充填されるものがある。それ等が用いられている機器の点検保守，修理のときはこれ等のガスを抜き出さなければならないが、従来はこれ等のガスによる人体等への害は少ないので大気中に放出廃棄していた。
しかし、ＳＦ６ガスは高価なガスであるため経費的に容易に回収再利用できる範囲の回収装置は従来よりあり回収して再利用していた。
すなわち、ＳＦ６ガスを抜取って加圧し、圧縮冷却して液化回収する装置はあったが、被回収容器内を高真空域まで吸引して回収したり、他のガスが混合しているガスを分離してＳＦ６ガスのみを回収する装置などはなかった。
【０００３】
近年、地球温暖化防止のために炭酸ガス等の放出が規制されるようになってきた。１９９７年世界環境会議が京都で開催され、その結果炭酸ガスの２４０００倍の温暖化係数を持つＳＦ６ガスもそのガスを大気中に放出することを厳しく規制されるようになった。
ＳＦ６ガスを大気中に漏出する事が無いようにするためには、
「イ」充填機器のシール部より漏れて漏出するガスを無くする。
「ロ」機器据付時，保守修理時，解体廃棄時等で、ガス充填や抜取に係わるときに廃棄されるガスを無くすることが重要である。
この「イ」については、機器のシール部の改良により現在は大変少なくなっている。
また「ロ」については、電力業界は電気共同研究会により「電力用ＳＦ６ガス取扱い基準」を平成１０年１２月に自主制定し、そのガスを大気中に排出することを規制することとした。
すなわち、１００％純度ガスの充填をベースに点検修理時は０．０１５ＭＰａａｂｓ（回収率９７ｖｏｌ％以上）解体撤去時は０．００５ＭＰａａｂｓ（回収率９９ｖｏｌ％以上）の真空域まで吸引回収する自主基準を作成した。高真空域まで回収すると回収に長時間を要する欠点を生ずる。点検時の回収率が低いのは装置停止による停電の時間を可能な限り短くするための妥協値であり、撤去時は十分に時間をとって真空引きするようになっている。すなわち高真空域まで吸引回収し、大気への漏出量を少なく押さえている。
【０００４】
電力業界としては２００５年までに上記基準に合う回収装置を開発し、実施することとしている。
不活性ガスである窒素ガスを５０ｖｏｌ％混入してもインパルス破壊電圧はＳＦ６ガス単独時の８５％，商用周波数破壊電圧は同９６．６％であり、性能低下が少ないのでＳＦ６ガスをトランスや遮断器に封入する際にＮ↓２ガスによりうすめて使用するメーカーと高純度のＳＦ６ガスを使用するメーカーとがある。従来はこのような窒素ガスを混入したガスは回収しにくいガスであったため、点検や廃棄時にその多くは大気中に放出廃棄していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
トランスや遮断器である被回収容器よりＳＦ６ガスを大気中に漏出することなく回収することであり、被回収ガス中に窒素ガスや空気の混入があってもそれを分離し、回収できるようにすること。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は上記課題を解決するため、臨界温度４５．６４℃，臨界圧力３．７５ＭＰａ・Ｇ，融点−５０．８℃，昇華点−６３．８℃のＳＦ６ガスの特徴を考慮し、さらに被回収容器としてのトランス又は電路の遮断器は密閉容器であり、その中にＳＦ６ガスが高圧（約０．６ＭＰａ・Ｇ〜０．３ＭＰａ・Ｇ）で充填されている。
この被回収ガスはＳＦ６ガス１００％のものと窒素ガスによりうすめられている場合がある。
この混入ガスが存在していてもこれをＳＦ６ガスと分離するガス分離部を設ける。ガス分離部は特定ガスを吸着する吸着剤を用いたＰＳＡ法（ＰｅｓｓｕｒｅＳｗｉｎｇ  Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）により行う。特定ガスを含む混合ガスを、該吸着剤を充填した吸着筒に圧力を加えながら送り込むとこの吸着剤に特定ガスが吸着して除かれ、吸着されないガスが吸着筒の他端から分離されて取り出される。この工程を吸着工程という。そして吸着剤に吸着ガスが吸着されていっぱいになる少し前に混合（原料）ガスの送入を止め、その吸着筒の入口より吸着筒の圧力を減じてやると、吸着剤に吸着した特定ガスが吸着剤より離脱して排出され、吸着剤の吸着能力が再生する。これを再生工程という。この吸着工程と再生工程を繰り返しながら、すなわち吸着筒に圧力を加えたり、減じたりしながらガスを分離するのでＰｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｗｉｎｇ  Ａｄｏｓｏｒｐｔｉｏｎ（圧力変動吸着）法という。
そして吸着剤には対象ガスであるＳＦ６ガスを吸着して、混合ガスを吸着しない吸着剤と、対象ガスであるＳＦ６ガスを吸着せず混合している他のガスを吸着する吸着剤とがある。その使用する吸着剤により、対象ガスを取り出す方法が少し異なる。
例えばＳＦ６ガスを対象ガスとし、前者は活性炭に分子篩機能を持たせた分子篩炭がある。後者にはゼオライトの５Ａタイプ，４Ａタイプ他がある。前者の場合は対象ガスであるＳＦ６ガスが吸着剤に吸着し、分離されているのであるから、減圧再生工程で吸着剤より離脱する工程内でＳＦ６ガスを回収する。後者では加圧吸着工程でＳＦ６ガスが吸着筒の他端より分離されて出てくるので吸着工程で得られる。これ等両方の吸着剤を用いたＰＳＡ法によるガス分離部が含まれる。そして、どちらのＰＳＡ法においても、吸着筒に充填される吸着剤の量が一定であるため被回収ガス中のＳＦ６ガス濃度により被回収ガスを吸着筒へ導入する量を変更しなければならない。今、前者の例でゼオライトを用いるガス分離部はゼオライトを吸着筒に充填して、圧力を加えながら混合された原料ガスを送入すると、混合ガス中に含まれたガスの内窒素ガスが吸着剤に吸着されて除かれ、非吸着ガスであるＳＦ６ガスが濃縮されて他端から取り出せる（加圧吸着工程）ガス分離部を構成する。
【０００７】
そして、吸着剤に吸着した窒素ガスは吸着筒を減圧する（吸着剤に加わる吸着ガスの分圧を下げてやる）と吸着剤より離脱し、吸着剤の再生が行われ、吸着能力が回復する。(再生工程）その加圧吸着工程と再生工程を繰り返しながらガスを分離する方法である。
すなわち、ゼオライトは窒素ガスや炭酸ガス，水分を良く吸着除去する、酸素ガスはわずかに吸着するのでＳＦ６ガスとこれ等のガスが混合しているガスからＳＦ６ガスを分離するガス分離部に吸着剤として使用する。
【０００８】
そして、ガス分離部で分離したＳＦ６以外のガスは窒素ガスであり、大気を構成するガスと同一であるので大気中に放気する。再生工程において、大気中に放気されるこの排気ガスはＳＦ６ガスを含まなくする必要があり、吸着工程の終わった吸着筒内にＳＦ６ガスが残らないよう、吸着工程と再生工程の間に均圧工程を入れる。
【０００９】
しかしＰＳＡ方式によるガス分離装置は前記の一例のように、ＳＦ６ガスはＳＦ６ガスと混合している分離すべき吸着ガスを吸着する吸着剤を吸着筒に充填し、被回収ガスを該吸着筒に供給し、分離すべきガスを吸着剤に吸着させて、ＳＦ６ガスを分離するのであるが、被回収ガス中に含まれるＳＦ６ガスの濃度が変化してくると、吸着筒内のガスを吸着する吸着剤の量が一定であるため、一定ガス流量を供給している場合、その供給する時間を変更する必要が生じる。すなわち、ＰＳＡのサイクルタイムを濃度に連動して変える必要がある。このためＳＦ６ガスの濃度を直接もしくは、ＳＦ６ガスに混合している他のガスの濃度を測定し、間接的に測定する必要がある。しかるにＳＦ６ガスに混合するガスは主に窒素ガスが用いられている。このＳＦ６ガス又は窒素ガスの濃度をオンタイムで測定する市販の濃度計が無い。
【００１０】
そこで吸着剤を用いて被回収ガス中に混合している吸着剤に吸着する易吸着性ガスと吸着剤に吸着しない難吸着性ガスの性質を用いて一定量の吸着剤に一定量の被回収ガスを供給し、その吸着筒の内圧差により濃度を測定する。
すなわち、吸着筒に一定量の吸着剤を充填し、その吸着筒に圧力センサを取付け、一定量の被回収ガスを送るとき、吸着剤に吸着しないガスが多いときは内圧は高くなり、反対に吸着剤に吸着するガスが多いときは内圧は低くなる。そしてその圧力差からＳＦ６ガスの濃度が算出される。これにより、ＰＳＡ方式によるＳＦ６ガス分離装置のサイクルタイムを変更する。すなわち吸着剤にゼオライトを用いた場合は、ＳＦ６ガスの濃度が高いときは吸着剤に吸着する分離すべき窒素ガスの量が少ないのでサイクルタイムが長くなる。ＳＦ６ガスの濃度が低いと吸着剤に吸着する分離すべき窒素ガスが多いので反対にサイクルタイムが短くなる。
【００１１】
濃度計測用の吸着筒をＳＦ６ガス分離用の吸着筒とは別に設ける方法と、この応用としてＳＦ６ガス分離用の吸着筒そのものを濃度測定に用いて、該吸着筒を被回収ガス供給へ切替えて一定時間後の吸着筒の圧力を測定することにより、濃度を測定する方法とすることも出来る。すなわち濃度計測用の吸着筒を用いないで、例えば図１に示すガス分離用の吸着筒５又は６をそのまま濃度計測に用いて、一定時間（吸着工程のサイクルタイムより短い時間で吸着筒へ一定量の被測定ガスを導入する）後の該吸着筒の内部圧力を計ることにより、被測定ガスの濃度を計測し、吸着工程のサイクルタイムを変更するような構成として制御することにより、該濃度計測用の吸着筒他を省くことも出来る。
【００１２】
これは一定量の吸着剤量に一定量のガスを導入した時にその中に含まれる易吸着性ガスと非吸着性ガスの混合比により吸着筒内圧差が生ずることにより、該混合比より濃度を求めるものである。上記、圧力差を見て、ＳＦ６ガスの濃度を求める他、次のように時間で求めることができる。すなわち、該吸着筒の内圧が一定圧になるまでの、被測定ガスを該吸着筒へ導入する時間を計測して濃度に換算することも出来る。これは、ＳＦ６ガスが難吸着性ガスであるゼオライトを吸着剤として用いる場合も、易吸着性ガスである分子篩炭を吸着剤として用いる場合も類似の考えができる。
【００１３】
以上をまとめると、
「ア」被回収容器中のＳＦ６ガス又は混合ガスを吸着する吸着剤を充填した吸着筒を有するＰＳＡ方式によるガス分離部と一定容積の吸着筒に被回収ガス中の濃度指標となる成分を吸着する一定量の吸着剤を充填し、一定量の被回収ガスを供給した後の吸着筒内圧を計測することによりＳＦ６ガス濃度を計るようにしたＳＦ６ガス濃度計測部を有するＳＦ６ガス回収装置において、被回収容器より被回収ガスを取り出し、該ガス分離部に送入し、加圧吸着工程にて被回収ガス中の易吸着性ガスを吸着筒内の吸着剤に吸着させてＳＦ６ガスと他の混合ガスとに分離し、減圧再生工程にて吸着筒を減圧し、吸着剤に吸着しているガスを脱着するサイクルを繰り返すＰＳＡ方式によるガス分離部のサイクルタイムを該ＳＦ６ガス濃度計測部にて得た濃度値により変更するようにする。
【００１４】
また、
「イ」被回収容器中のＳＦ６ガス又は混合ガスを吸着する吸着剤を充填した吸着筒を有するＰＳＡ方式によるガス分離部を有するＳＦ６ガス回収装置において、被回収容器より被回収ガスを取り出し、該ガス分離部の吸着筒に送入し、加圧吸着工程にて被回収ガス中の易吸着性ガスを吸着筒内の吸着剤に吸着させてＳＦ６ガスと他の混合ガスとに分離し、減圧再生工程にて吸着筒を減圧し、吸着剤に吸着しているガスを脱着するサイクルを繰り返すガス分離部の該サイクルタイム中で加圧吸着工程に入って一定時間後の該吸着筒内圧を測定し、その圧力値により該吸着工程のサイクルタイムを変更するようにする。
【００１５】
また、
「ウ」被回収容器中のＳＦ６ガス又は混合ガスを吸着する吸着剤を充填した吸着筒を有するＰＳＡ方式によるガス分離部を有するＳＦ６ガス回収装置において、被回収容器より、被回収ガスを取り出し、該ガス分離部の吸着筒に送入し、加圧・吸着工程にて被回収ガス中の易吸着性ガスを吸着筒内の吸着剤に吸着させて、ＳＦ６ガスと他の混合ガスとに分離し、減圧再生工程にて、吸着筒を減圧し、吸着剤に吸着しているガスを脱着するサイクルを繰り返すガス分離部の該サイクルタイム中で加圧吸着工程に入った後、該吸着筒内圧がある一定圧になったときまでの時間により、該吸着工程のサイクルタイムを変更するようにする。
【００１６】
【実施例】
図１に好ましい１実施例のＳＦ６ガス分離部のフローシートを示す。
ＳＦ６ガス回収装置はトランスや遮断器である被回収容器の中に充填されているＳＦ６ガスを回収するものである。このＳＦ６ガス回収装置の構成はガス分離部，ＳＦ６ガス濃度計測部，ガス供給部，加圧部，液化部及び液化ＳＦ６ガスを貯蔵する貯液器より成っている。このフローシートではガス分離部２とＳＦ６ガス濃度計測部３のみを示す。
【００１７】
被回収容器には通常０．３ＭＰａ・Ｇから０．６ＭＰａ・Ｇの圧力でＳＦ６ガスが封入されている。その濃度は１００ｖｏｌ％から、窒素ガスでうすめられても５０ｖｏｌ％以上の濃度で封入されている。
【００１８】
ＳＦ６の蒸発圧は例えば０℃で１．３１ＭＰａ・Ｇであるので被回収ガスを抜き出して加圧部で２．６３ＭＰａ・Ｇに加圧し、冷却部で０℃以下に冷却すれば５０ｖｏｌ％以上のＳＦ６ガスは液化回収することができる。
このため被回収容器より加圧部に被回収ガスを導入し、加圧ポンプにより２．６３ＭＰａ・Ｇに加圧し、これを冷却部，液化タンク，電磁弁で構成する液化部で０℃以下に冷却し、ＳＦ６ガスを液化回収する。液化ＳＦ６は貯液器に貯える。  被回収ガス中のＳＦ６ガス濃度が５０ｖｏｌ％以下の場合、前記圧力と温度では液化回収が出来なくなるので、ガス分離部２に導入口１より被回収ガスを導入し、ＳＦ６ガスを分離濃縮する。
すなわちＳＦ６ガス以外の窒素ガス他を吸着する吸着剤であるゼオライトを充填した吸着筒５，６と電磁弁１６〜２３と真空ポンプ１０で構成されるガス分離部２の一方の吸着筒５に電磁弁１６を開いて被回収ガスを導入すると吸着筒５内の吸着剤に被回収ガス中のＳＦ６以外のガスが吸着されて除去されるのでＳＦ６ガスが濃縮されて吸着筒の他端出口より電磁弁２０，２２を通って導出する、これを吸着工程という。
【００１９】
この導出したガスはバッファタンク８に貯留される。吸着筒５の吸着剤に窒素ガス等が吸着し、満杯になる少し前に電磁弁１６，２２を閉とし、被回収ガスの導入とＳＦ６ガスの導出を中止し、再生工程の終了している吸着筒６の入口の電磁弁１６と１８，出口の電磁弁２０，２１を開とし、吸着工程の終了した吸着筒５から再生工程の終了している吸着筒６に、吸着筒５内や入口・出口導管内に残留するＳＦ６ガスを吸着筒６に移動させる均圧工程を行った後、吸着筒５の電磁弁１６と２０を閉とし、電磁弁１７と２３を開にして大気に開放し吸着筒５の圧力を大気圧まで減圧すると吸着剤に吸着している窒素ガス等が離脱して、大気中に排出される。続いて電磁弁２３を閉として、真空ポンプ１０により真空域まで引いて吸着剤の再生を十分に行う。（再生工程）
吸着筒６は電磁弁１８を開にして、被回収ガスを導入し、濃縮したガスを電磁弁２１，２２よりバッファタンク８に導入する。ＳＦ６ガスの分離は上記吸着工程，均圧工程，再生工程をそれぞれ定められた時間行うサイクルを繰り返すことにより行う。しかし、ＳＦ６ガス濃度によりその定められた時間を変更する必要がある。
【００２０】
すなわち、図１に示すＳＦ６ガス濃度計測部３でＳＦ６ガス濃度を計測する。これは定流量器４より一定流量の測定対象ガスをＳＦ６ガス濃度計測部３へ導入する。ガス中の濃度測定の指標となるガスを吸着する吸着剤を充填した吸着筒７に電磁弁２５を一定時間開にして導入し、その吸着筒７の圧力を圧力センサー２７で測定することにより、易吸着性ガスと難吸着性ガスとの比が判るので、ＳＦ６ガスの濃度及び吸着ガスの濃度が算出できる。これを用いて前述のＰＳＡ方式によるガス分離部２のサイクルタイムの時間を変更する。  濃度計測の終了した吸着筒７は吸着筒の入口の電磁弁２５を閉とし、電磁弁２４，２６を開とし、大気中に放出した後、電磁弁２６を閉とし、真空ポンプ９により一定圧まで減圧排気し、吸着剤を再生した後に電磁弁２４を閉とし次の測定に備える。
【００２１】
ガス分離部２で使用する吸着剤は例えばゼオライトで良く、他にも窒素ガスを吸着するものであれば使用可能で、ゼオライトは１３Ｘタイプ，５Ａタイプ，４Ａタイプがあり、５Ａタイプを本実施例で使用している。  また、使用する吸着剤がＳＦ６ガスを易吸着性ガスとする分子篩炭を用いる場合も同様に吸着筒内の分圧により易吸着性ガスと難吸着性ガスの比が求められ、ＳＦ６ガスの濃度が算出できる。
ＳＦ６ガス濃度計測部３の吸着剤もガス分離部で使用するものと同類のものが使用できる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明を実施することにより、従来、回収困難であった混合ガスからＳＦ６ガスのみを分離し、ＳＦ６ガスを回収することができるという優れた作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の好適な一実施例のフローチャートである。
【符号の説明】
１  導入口
２  ガス分離部
３  ＳＦ６ガス濃度計測部
４  定流量器
５，６，７  吸着筒
８，バッファタンク
９，１０  真空ポンプ
１１  導出口
１２，１３，１４，１５  排気口
１６〜２０  電磁弁
２７  圧力センサー
【図１】
0004047505.tif 000002