論文

カーボンニュートラルと循環型社会の実現に貢献する電気絶縁油の再生技術の構築■ 髙野

裕基 ■ 北■ 村髙野英里子
裕基

Hiroki Takano

ErikoHiroki
KitamuraTakano■ ■ 栗髙
原野 二三夫裕基

Fumio
HirokiKurihara
Takano

近年，環境への対応に向けられる関心が大きくなっており，脱炭素社会やカーボンニュートラル，循環型社会の構築に向けた取り組みは必要不可欠である。この潮流は油入絶縁機器に使用する電気絶縁油の分野においても同様で，海外では電気絶縁油品質の国際規格が改正され，未使用絶縁油と再生絶縁油で品質上の区別はなく同等に扱われるようになった。一方，国内では再生絶縁油の適用はまだ盛んではないが，環境配慮への潮流，さらに国際規格への整合促進なども考慮すると，国内においても電気絶縁油再生と再生絶縁油の利用は広がっていく可能性がある。
そこで，使用済み絶縁油の再生処理と再生絶縁油の利用に関する研究に取り組み，知見を得たので紹介する。

1とをきっかけに，1990 年以降は使用済み絶縁油を再利はじめに用しなくなったが，近年では電気絶縁油の再生と再生絶

近年，環境への対応に向けられる関心が大きくなって縁油の変圧器への適用に関する事例が出てきている（3）。

おり，カーボンニュートラルに向けた取り組みは必要不カーボンニュートラルへの潮流，さらに国際規格への整可欠である。このような流れは，油入電気機器の絶縁媒合促進や，2027 年 3 月末をもって PCB 汚染機器の処体として使用される電気絶縁油の分野においても同様で理が完了することなどを考慮すると，国内においても電ある。電気絶縁油におけるカーボンニュートラルへの取気絶縁油の再生と再生絶縁油の利用は広がっていく可能

り組みとして，生分解性電気絶縁油 注 1）の適用，そして，性がある。このため東光高岳では，電気絶縁油の再生に電気絶縁油の再利用が挙げられる。これらは，電気絶縁関する技術や，再生された電気絶縁油の長期安定性に関油ライフサイクルの中での電気絶縁油に由来する二酸化する研究に取り組んでいる。

炭素排出量の削減に大きく貢献できると考えられる。

使用済み絶縁油を再生する方法は，機械的方法（ろ過生分解性電気絶縁油に関しては，海外では未使用のや遠心分離ほか）や，吸着法（酸化劣化による生成物を天然エステルに関する品質規格（IEC 62770：2013），吸着剤へ吸着し除去する方法），化学的方法（硫酸処理改質・混合エステルに関する品質規格（IEC 63012：や水素化処理ほか）などが挙げられる（4）。その中でも，2013）に加え，天然エステルが使用されている電気機電気絶縁油特性への品質要求を満たすレベルで回復・改器のメンテナンスと使用に関するガイドライン（IEC善でき，かつ，石油精製レベルのプラントを必要としな62975：2021）が発行されている。また国内では，

い吸着法に着目して検証を行っている。今回，電気絶縁生分解性電気絶縁油が JIS 品質規格として制定（JIS油の再生方法と，再生処理により得られる再生油の特性C2390：2019）され，電気絶縁油使用機器への適用がやその挙動について知見を得たので報告する。

（1）

進んでいる。
電気絶縁油の再利用に関しては，海外では 2020 年に未使用の電気絶縁油品質の国際規格である IEC 60296
が改正され，未使用絶縁油と再生絶縁油で品質上の区別

22.1

再生処理条件の検討試料とした電気絶縁油はなくなり，同等に扱われるようになった。また，再生再生処理の条件検討にあたり，模擬劣化油を使用し絶縁油の適用状況としては，例えばアメリカ合衆国オハた。模擬劣化油は，ステンレスタンク内に市販の電気絶イオ州に再精製工場を持つ Hydrodec Group plc では，縁油（JIS C2320：2010 1 種 2 号油）を銅線や絶縁紙日本の電気絶縁油需要の半分以上に相当する年間 4 万などの変圧器材料とともに，実変圧器内での使用比率でトンもの再精製絶縁油を供給している。また，ヨーロッ密封し，空気の加圧供給を実施しながら，120℃で加熱

パでは使用済み絶縁油の輸入，そして，輸入した使用済して加速劣化させたものである。

み絶縁油を再精製した電気絶縁油を輸出する動きもある。さらに，変電所の変圧器に移動式の電気絶縁油再生

2.2

吸着剤の選定システムを設置し，絶縁油をリフレッシュさせるサービ

電気絶縁油の再生処理に適した吸着剤を選定するたスも普及しているため，ヨーロッパでの使用済み絶縁油

め，模擬劣化油中の劣化成分の除去性能に関する検証をの廃棄量は減少傾向にある（2）。

行った。吸着剤として活性白土 注 3），活性アルミナ，モ一方，国内では再生油から PCB 注 2） が検出されたこ
4

東光高岳技報 Vol.10 2023

レキュラーシーブ 4A，陰イオン交換樹脂の 4 種を使用

カーボンニュートラルと循環型社会の実現に貢献する電気絶縁油の再生技術の構築した。活性白土や活性アルミナはすでに石油の精製工程や変圧器油の劣化防止剤として使用実績がある。また，

3

その他の吸着剤として活性白土や活性アルミナとは成分の異なる多孔質のゼオライトや高分子化合物を選定した。検証は，ビーカーの中へ模擬劣化油とともに一定量

3.1

論文

 証装置による模擬劣化油の
検再生処理効果の検証
再生処理に使用した検証装置

再生処理装置でのの吸着剤を入れて攪拌，ろ過して各特性を評価した。各

再生処理工程におけ吸着剤の検証結果を表 1 に示す。

る特性変化と再生油の電気絶縁油特性を

表1

各吸着剤で処理した再生油の特性検証するため，検証装置を用いた再生処

色相

酸価

電気特性

総合
評価

活性白土○○○○

図 1 に検証装置の外活性アルミナ△△

─△観を示す。

モレキュラーシーブ
4A××

─

×

槽に貯留した電気絶

陰イオン交換樹脂××

─×

縁油を昇温・保温し吸着剤

酸価はその値が低下するほど良好な特性として評価

理 検 証 を 実 施 し た。

本装置は真空脱気

図 1 検証装置ながら循環し，吸着剤槽へ通液し吸着剤する項目であるが，モレキュラーシーブ 4A と陰イオと接触させるパーコレーション法 注 4）としている。検証

ン交換樹脂では酸価の低下がみられなかったことから，にあたっては，真空脱気槽へ導入した劣化絶縁油を真空劣化生成物を除去できなかったと考えられる。一方で，脱気しながら 60℃に昇温し，保温しながら吸着剤槽へ

活性白土と活性アルミナでは酸価が低下し，電気絶縁循環した。吸着剤槽の出口には，市販の導電率センサを油の再生処理に効果があったが，活性白土の方が再生設置し，再生処理中の電気絶縁油の導電率の変化を測定

処理の効果が高かったことから，吸着剤として活性白し，この挙動から再生処理の終点を判断した。

土を選定した。
3.2
2.3

検証装置による模擬劣化油の再生処理

表 2 で示した再生処理条件で検証装置を使用して再再生処理の条件検討

次に，活性白土を使用した再生処理条件を検討した。

生処理を行い，その効果を確認した。各段階で再生処理

模擬劣化油に対し，再生処理において一般的に使用されを行った試料油を採取し，酸価・誘電正接・体積抵抗率る吸着剤量である5 wt％の活性白土を温調条件下でを測定した。測定は JIS C2101：2010 電気絶縁油試験

接触させると，電気絶縁油の特性が向上したことを確認方法に準拠した。その結果を図 2 に示す。なお，各特した。さらに，再生処理前の電気絶縁油の色相は茶色で性の測定結果は再生処理前の模擬劣化油の値を 1 としあったのに対し，再生処理をすることで脱色され，新油たときの変化率を記載した。

（4）と同様な色相となった。なお，1 段階の再生処理では電再生処理により各種特性は向上し，新油レベルに近い気絶縁油特性を十分に改善させるために再生処理時間を特性が得られた。さらに，再生油に対して JIS C2320長くする必要があったが，2 段階以上の処理（吸着剤を途中で交換）を行うことで，短時間で十分な電気絶縁油特性が得られた。本検討をもとに，再生処理検証装置での処理条件は表 2 とした。
表2項目

再生処理条件内容

吸着剤の使用量

劣化油に対して約 5 wt%（各段階で吸着剤は新しいものに取りかえる）

油温

60℃以上

処理の段数

2 段階以上図 2 再生油の特性の変化傾向（吸着剤量：約 5 wt％）
東光高岳技報 Vol.10 20235

論文

カーボンニュートラルと循環型社会の実現に貢献する電気絶縁油の再生技術の構築の品質項目のすべてを試験し，規格値を満足することを確認した。しかしながら，今回の再生処理条件では十分な再生効果は得られたものの，処理時間は合計で 24 時間以上もの時間を要することがわかった。これは，再生処理温度や吸着剤量などの再生処理条件のほか，模擬劣化油と吸着剤の接触方法などの影響があると考えられる。本装置のようなパーコレーション法の場合は，装置や吸着剤による再生処理，装置運用が簡素化できるメリットがある一方で，コンタクト法 注 5）に比べ，処理時間が長くなる傾向を示している。
3.3

図 4 導電率の経時変化

吸着剤量を増やした場合の処理時間への影響検証

吸着剤量を増やした場合，油と吸着剤の接触面積の増

導電率センサの出力は，経時的に低下し，ある一定の加により油中の劣化成分の吸着が促進され，同装置での値で安定化する挙動を示した。これは，電気特性を低下

吸着再生処理をより短時間化できる可能性がある。そこさせる劣化油中の劣化成分が吸着剤によって除去されるで吸着剤量を模擬劣化油に対して約 10 wt％とし，3.2様子が，リアルタイムにモニタされていると推察できと同様に検証を行った。その結果を図 3 に示す。なお，る。このことから，再生処理の終点判断は導電率センサ

各特性の測定結果は再生処理前の模擬劣化油の値を 1で実施可能であり，また処理時間などの再生処理条件をとしたときの変化率を記載した。

固定することなく，確実な再生処理が可能になると考えられる。
3.5

繰り返し再生処理可否の検証

一度再生処理した模擬劣化油の再生油は新油とそん色ない特性を示したことから，複数回の繰り返し再生利用の可能性も期待される。そこで電気絶縁油の加速劣化と再生処理を繰り返し，酸価・誘電正接・体積抵抗率の変化傾向を確認した。再生処理は表 2 に示した条件で検証装置により行った。その再生油の特性測定結果を図 5に示す。なお，各測定値は新油の値を 1 としたときの変化率を記載した。
図3再生油の特性の変化傾向（吸着剤量：約 10 wt％）

その結果，複数回の再生処理を行った再生油でも，酸価や誘電正接，体積抵抗率は再生処理により改善してJIS 規格を満足する特性が得られた。この結果から，電吸着剤を模擬劣化油量に対して約 5 wt％使用した場

気絶縁油の複数回の繰り返し再生利用，ひいてはより合と比べて酸価・誘電正接・体積抵抗率が向上するまでいっそうのカーボンニュートラルへの貢献の可能性がうにかかる時間は大幅に短くなり，1/3 以下までに短縮でかがえた。

きることを確認している。また再生処理終了時の再生油特性は吸着剤量約 5 wt％時と同等で，新油に近い特性が得られた。さらに，再生処理による各特性向上の変化傾向が急峻となり，吸着剤を増やした効果が表れたと考えられる。このことから本装置のような構造では，吸着剤量の使用量によって処理時間の調整（最適化）が可能であることがわかった。
3.4

再生処理における導電率センサの挙動

3.3 で実施した再生処理における導電率センサの出力（導電率）を図 4 に示す。なお，再生処理開始時点での導電率の値を 1 としたときの値を示した。
6東光高岳技報 Vol.10 2023

図 5 繰り返し再生処理による各特性の変化傾向

カーボンニュートラルと循環型社会の実現に貢献する電気絶縁油の再生技術の構築

4

実器使用油の再生可否論

文

しかしながら，実器使用油の劣化が大きい場合の再生油品質や，新油の状態では最適化されている微量成分の実器で使用された電気絶縁油でも同様に再生処理可能変化，長期安定性への影響などの課題があると考えていかを確認する目的で，実運用された変圧器から採取しる。今後，これらの課題解決をはじめ，設備化や運用方た実器使用油に対して，模擬劣化油と同様に表 2 の条法などに関する検討を進め，本技術および本技術を適用

件で再生処理を行った。その結果を図 6 に示す。なお，した東光高岳の製品・サービスが，環境負荷低減の視点

各測定結果は再生処理前（実器使用油）の値を 1 としで社会に貢献できることを目指していく。

たときの変化率を記載した。

■参考文献（1） 大野高志，西川精一：「電気絶縁油概論」，第 6 回絶縁油分科会後継者育成講習会要旨集，p.57（2022）（2） 長 谷川正明：「欧米における潤滑油（絶縁油含む）のサーキュラーエコノミーの現状について」，第 42 回絶
縁油分科会研究発表会要旨集，pp.51-59（2022）（3） 尾迫修二，井上暁史：「絶縁油リサイクル技術の開発と実用化」，電気現場，pp.38-43（2021.07）（4） 松 島正蔵：「電気絶縁油および含浸材料」，電気書院，pp.46-48（1954）
■語句説明

図6

実器使用油の再生処理結果

実器使用油に対しても再生処理は進行し，酸価・体積抵抗率・誘電正接などの項目で，新油とそん色ない特性を得ることができた。よって，今回検証した吸着剤による再生処理方法は実器使用油への適用が可能と判断される。
なお，実器使用油の再生油に対して JIS C2101 品質試験をすべて実施したが，JIS が要求する電気絶縁油品質をもつことを確認した。

5

おわりに電気絶縁油に対して劣化と再生処理を繰り返し，得られた再生油の電気絶縁油特性について検証を行った。その結果，活性白土を使用したパーコレーション法で再生処理を行うことにより，電気絶縁油を繰り返し使用しても JIS 規格を満足し新油に近いレベルの電気絶縁油特性

注 1） 生 分解性電気絶縁油：現在一般的に使用されている石油由来の絶縁油に比べて高い生分解性をもつ電気絶縁油。生分解性電気絶縁油はその分子内にエステル結合をもつことから，「エステル系絶縁油」や「エステル油」とも呼ばれる。JIS C2390：2019 では生分解性電気絶縁油を合成エステル・天然エステル（植物油）・植物由来エステルの 3 部に分類している。
注 2） PCB：ポリ塩化ビフェニルの略。以前は PCB の化学的安定性や電気特性の高さから，電気機器の絶縁油をはじめ幅広い用途に使用されていた。しかし，後に人体への毒性が判明したため，現在では PCB を含む機器の製造・輸入ともに禁止されている。
注 3） 活 性白土：モンモリロナイトやハロサイトを主成分とする粘土を酸性処理し，吸着性能を向上させたもの。
注 4） パ ーコレーション法：percolation（ろ過，浸透）を由来とする名称で，吸着剤が格納されている吸着剤槽を電気絶縁油が浸透する様子を示す。電気絶縁油と吸着剤の接触・分離を同時に行うことができる方法。
注 5） コ ンタクト法：接触法とも呼ばれる，吸着剤と試料油を混合撹拌して直接接触させ，その後ろ過により吸着剤と試料油を分離する方法。

が得られることを確認した。また，導電率センサを使用することで再生処理の様子をモニタすることができ，センサの挙動から再生処理終了の判断が可能であることを確認した。
さらに，実器使用油を使用した場合でもその再生油はJIS 品質規格を満たすことを確認した。

北村英里子

栗原二三夫

戦略技術研究所技術開発センター
材料技術グループ 所属

戦略技術研究所技術開発センター

所属

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