JP2001143580A

JP2001143580A - ガス分離回収装置

Info

Publication number: JP2001143580A
Application number: JP32033599A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Murase; 洋村瀬; Yoshihiko Hirano; 嘉彦平野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-11-10
Filing date: 1999-11-10
Publication date: 2001-05-25

Abstract

(57)【要約】【課題】ＳＦ6 ガスを含む混合ガスからＳＦ6 ガスを
極めて高い回収率でしかも効率良く迅速に回収可能なガ
ス分離回収装置を提供する。【解決手段】吸着筒４には、ＳＦ6 ガスを吸着せず、
窒素ガスや酸素ガスなどの自然ガスを吸着しやすい吸着
剤が充填され、吸着筒４は、吸着過程と脱着（再生）過
程を繰返す。吸着過程において吸着剤に吸着されずに吸
着筒４を通過したＳＦ6 ガス濃度の高いガスを、コンプ
レッサ２ｂ、熱交換器６からなる液化装置３３により液
化回収する。吸着過程と脱着（再生）過程の繰返し中に
おける、吸着過程後の脱着（再生）過程の前に、非吸着
ガスパージ系統３１により乾燥圧縮空気や窒素ガスなど
のパージガスを注入して吸着筒４内のガスを追い出す。
脱着（再生）過程においては、吸着剤に吸着されたガス
とパージガスを、吸着ガス放出系統３１により大気中に
放出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力機器に使用さ
れるガス絶縁機器に関するもので、特に絶縁性ガスとし
て窒素ガス等の自然界に存在する自然ガスにＳＦ6 ガス
を少量添加したものを使用する環境対応型機器のＳＦ6
ガス分離回収装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】変電所には、系統切換えや保守点検など
に使用するため、遮断器や断路器等の機器が設置されて
いる。これらの機器のうち、特に大型のものには、内部
にＳＦ6 ガスが充填されており、ガス絶縁開閉装置（Ｇ
ＩＳ）と総称されている。ＳＦ6 ガスは絶縁性能と消弧
性能に優れており、また、化学的にも安定で無害な気体
であるため、上記のような各種の電力機器の絶縁媒体と
して広く用いられている。

【０００３】しかし、ＳＦ6 ガスは、温室効果がきわめ
て高いことが最近になって指摘されており、また、分解
までの寿命も長いことから、今後の長期にわたる地球環
境保護の目的で、排出規制対象として指定されるに至っ
ている。そのため、ＳＦ6 ガスを用いた装置の試験後や
現地での内部点検時には、ＳＦ6 ガスを外部に排出しな
いように回収する必要がある。現在では、加圧装置で加
圧液化して液体としてタンクに回収、保管されるのが普
通である。特に、純度の高いＳＦ6 ガスの場合には、室
温下でも比較的低圧で液化でき、回収・保管が容易であ
る。

【０００４】図５は、以上のようにＳＦ6 ガスを液化し
て回収するガス回収装置の代表例として、ガス絶縁機器
に連結したガス回収装置の一例を示す構成図である。こ
の図５に示すように、ガス絶縁開閉装置等のガス絶縁機
器１に接続されたガス回収装置は、コンプレッサ２、熱
交換器６、ＳＦ6 タンク７、真空ポンプ９、フィルタ１
０、および各種のバルブ１１〜１３等から構成されてい
る。

【０００５】すなわち、ガス絶縁機器１には、２つの連
動バルブ１２ａ，１２ｂが接続されており、第１の連動
バルブ１２ａは、減圧バルブ１１を介してフィルタ１０
に接続され、第２の連動バルブ１２ｂは、真空ポンプ９
を介して同じフィルタ１０に接続されている。そして、
フィルタ１０は、コンプレッサ２に接続され、さらに、
熱交換器６およびＳＦ6 タンク７に順次接続されてい
る。

【０００６】このような構成を有する図５のガス回収装
置の動作原理は次の通りである。まず、ガス絶縁機器１
のガス圧が高い時には、第１の連動バルブ１２ａを開と
し、第２の連動バルブ１２ｂを閉とすることにより、ガ
ス絶縁機器１内のガスは自動的にフィルタ１０を通過し
て異物や塵を除去され、コンプレッサ２に流入する。こ
の時、減圧バルブ１１は、コンプレッサ２の入口側のガ
ス圧が高くなり過ぎないように、流入ガス量を調節す
る。一方、ガス絶縁機器１からのガスの回収がある程度
進み、ガス絶縁機器１のガス圧が大気圧に近づいた時点
で、第１の連動バルブ１２ａを閉とすると同時に第２の
連動バルブ１２ｂを開として、真空ポンプ９を作動させ
ることにより、ガス絶縁機器１内のガスを完全にコンプ
レッサ２に移動することができる。

【０００７】このようにしてコンプレッサ２に移された
ガスは、このコンプレッサ２で加圧された後に熱交換器
６により冷却されることで液化し、その体積を極めて小
さくした状態でＳＦ6 タンク７に貯蔵される。この時、
ＳＦ6 タンク７には気相も存在するが、殆どがガス状の
ＳＦ6 であって、これにわずかに不純物としてのガスが
加わるのみである。そして、このＳＦ6 タンク７に貯蔵
されたＳＦ6 ガスを再び使用する場合には、ガスバルブ
１３を介してＳＦ6 タンク７をガス使用先の装置に接続
し、ガスバルブ１３を開とすることにより、その使用先
の装置にＳＦ6ガスを充気していた。

【０００８】ところで、長期にわたる地球環境を考えた
場合には、ＳＦ6 ガスの排出量を今後さらに削減する必
要があるが、そのためには、排出の要因にもなる全体の
使用量自体を削減する必要がある。このようなＳＦ6 ガ
スの削減を実現するために、機器の小型化や他のガスへ
の変換等も考えられているが、その一方で、他の自然ガ
スの中にＳＦ6 ガスを少量添加した混合ガスを使用する
方式が考えられ、注目されている。

【０００９】このような混合ガスを用いた方式において
は、ＳＦ6 ガスを液化回収してリサイクルすることが必
要であるが、液化されないＳＦ6 以外のガスには、自然
ガスを用い、この自然ガスをＳＦ6 ガス回収時に大気に
放出するのが最も経済的である。この場合には、大気に
放出される前に混合ガス中のＳＦ6 を完全に分離回収し
て、大気に放出されるガス中にＳＦ6 が含まれないよう
にする必要がある。

【００１０】混合ガスの分離回収技術に関しては、空気
から様々な成分の単体ガス（例えば酸素ガス）を分離す
る目的で、すでに各種の技術が開発され実使用されてい
る。図６は、このように空気から酸素を分離回収するた
めの従来の分離回収装置の一例を示す構成図である。こ
の図６に示すように、分離回収装置は、コンプレッサ２
ａ，２ｂ、吸着筒４、真空ポンプ９、放気装置１４、ガ
スタンク１７、および複数のガスバルブ１３等から構成
されている。

【００１１】この分離回収装置の動作原理は次の通りで
ある。まず、第１のコンプレッサ２ａで空気を圧縮し、
吸着筒４に送り込む。この吸着筒４には、ある特定のガ
ス分子（ここでは窒素分子）を吸着しやすい吸着剤が装
填されており、この吸着剤によって空気中の窒素が吸着
される一方で、この吸着剤に吸着されにくい酸素は吸着
筒４を通過する。吸着筒４を通過したガスを第２のコン
プレッサ２ｂで再び圧縮し、ガスタンク１７で貯蔵す
る。この場合、吸着筒４を通過するガスは殆どが酸素ガ
スとなる。

【００１２】以上の吸着過程を継続すると、最終的に、
吸着筒４はもはや窒素ガスを吸着しきれない状態とな
る。このような状態となる前に、コンプレッサ２ａ，２
ｂを停止し、真空ポンプ９により吸着筒４内のガス圧を
下げることにより、吸着剤が吸着していた窒素ガスを放
出させ、再び窒素ガスを吸着できる状態に戻す。この場
合、吸着剤から放出させた窒素ガスは大気中に放出す
る。このように、吸着筒４の吸着と脱着（再生）を交互
に繰返すことにより、この吸着筒４の半永久的な使用が
可能となる。

【００１３】例えば、オゾナイザー用の酸素発生器用の
窒素ガス吸着剤として、合成ゼオライトが使用されてい
る。合成ゼオライトは、含水アルミノケイ酸塩鉱物群の
総称で、一般式ＭｅＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ｍＳｉＯ2 ・ｎＨ
2 Ｏで示される。結晶構造中に金属陽イオンを包蔵し、
これが極性基を静電気的に引き付けたり、分極性分子を
分極して引き付ける作用を示して吸着するため、中性分
子の吸着に有利である。このような合成ゼオライトは、
具体的には、モレキュラーシーブス（Ｕ．Ｃ．Ｃ）、ゼ
オラム、モレキュライト（栗田工業）、ニッカペレット
（日本活性白土）等の商品名で知られている。

【００１４】また、合成ゼオライトは、上記のような分
極による吸着の他に、その表面に均一な細孔を有し、こ
の細孔よりも小さい分子のみが孔路を通って空洞の内部
に吸着されるため、優れた選択吸着性（分子篩効果）を
示す。このため、合成ゼエライトは、細孔の大きさでも
分類され、例えば、３Å型、４Å型、５Å型、９Å型、
１０Å型等が開発されている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、ＳＦ
6 ガス削減のため、機器の小型化や他のガスへの変換等
が考えられている一方で、他の自然ガスの中にＳＦ6 ガ
スを少量添加した混合ガスを使用する方式が考えられ、
有望視されている。特に実現可能性の高い方式として、
例えば窒素ガスを母体としてＳＦ6 ガスを少量添加した
混合ガスを使用することが考えられている。

【００１６】しかし、このように窒素ガスにＳＦ6 ガス
を少量添加した混合ガスを使用した場合には、以下の表
１に示すように、高圧力にしないとＳＦ6 ガスが液化し
ないため、ＳＦ6 ガスの液化回収が困難である。ここ
で、表１は、ＳＦ6 ガスの混合割合と液化圧力との関係
を示している。

【表１】

【００１７】この表１に示すように、現在の純ＳＦ6 ガ
スの場合、比較的低圧力で液化できるものの、ＳＦ6 ガ
スを低い割合で添加した混合ガスの場合、液化には高圧
力が必要となる。例えば、１０vol%ＳＦ6 ガスの場合、
室温下では約２０ＭＰａ以上の非常に高い圧力が必要で
あり、そのような高圧力を用いて液化することは、実際
上困難である。これに対して、大型の冷凍装置や液体窒
素による冷却を併用して液化圧力を下げることも考えら
れるが、この場合には、全体の装置構成が大型化してし
まい、このことがＳＦ6 ガスの回収・リサイクルの大き
な障害になり得る。

【００１８】また、大量のガスを気体の状態のままで保
管するには、大型のタンクに回収し、再使用していく必
要があるが、この方法は、きわめて大きな体積のタンク
を必要とするため、やはり、装置構成の大型化につなが
る。さらに、ガスの体積を小さくしてタンクを小型化す
るために、大量のガスを高圧力の状態で保管することも
考えられるが、この場合には安全面での問題が生じてく
る。

【００１９】一方、図６に示したような従来の分離回収
装置を使用して吸着筒で窒素ガスを吸着させることも考
えられるが、自然ガスの分離を目的としている図６の装
置の回収率はＳＦ6 ガスを含む混合ガスに要求される回
収率のレベルにはほど遠く、図６の装置によって混合ガ
ス中のＳＦ6 を完全に分離回収することは不可能であ
る。この点について以下に説明する。

【００２０】まず、図６に示した分離回収装置は、先に
述べたように、空気から単体ガスを分離回収する技術に
関するものである。この技術においては、材料である空
気が無尽蔵に存在し、しかも分離回収しようとしている
空気の成分である単体ガスを多く含んだ状態で空気中に
放出しても何ら問題がないことから、回収率はそれ程問
題とならない。そのため、図６の分離回収装置の回収率
はそれ程高くない。

【００２１】これに対して、本発明において分離回収し
ようとしている混合ガス量は有限であり、また、この混
合ガス中に含まれているＳＦ6 ガスは、環境問題という
重要な問題に関わる規制対象であり、回収後に空気中に
放出する残ガス中に含まれるＳＦ6 量は殆ど零としなけ
ればならない。そのため、混合ガス中のＳＦ6 の回収率
には、極めて高いレベルが要求されるが、図６の分離回
収装置によって、そのような極めて高レベルの回収率を
実現することは不可能である。

【００２２】また、高レベルの回収率だけでなく、ガス
を効率良く回収することも、経済的側面のみならず、環
境の面からも極めて重要である。すなわち、温室効果ガ
スであるＳＦ6 ガスを回収するために多量の電力（エネ
ルギー）を必要とするようでは、逆に多量のＣＯ2 ガス
を排出して温室効果を助長することになり、本末転倒で
ある。したがって、ガス回収の効率は極めて重要な要素
である。

【００２３】これに関連して、ガス回収に必要な時間を
短くすることも強く要求される。すなわち、変電所での
ガス回収の目的の一つに機器の内部点検があることはす
でに述べたが、この内部点検時に機器は停止状態にあ
る。ところが電力の安定供給を達成するためには、この
ような機器の停止時間を極力短くしなければならない。
したがって、内部点検に必要な時間はできる限り短くす
ることが要求され、迅速なガス回収が要求される。

【００２４】以上述べたように、混合ガスを使用する技
術だけでなく、混合ガスからＳＦ6ガスを回収する技術
に関しても大きな課題が存在しており、混合ガスの絶縁
特性に関する研究と同時にその回収法を早急に確立する
ことが必要になっている。したがって、本発明の目的
は、ＳＦ6 ガスを含む混合ガスからＳＦ6 ガスを極めて
高い回収率でしかも効率良く迅速に回収可能なガス分離
回収装置を提供することである。

【００２５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のガス分
離回収装置は、ＳＦ6 ガスの回収率を向上し、大気に放
出するガス中へのＳＦ6 残留濃度を低くするための基本
構成を有するものである。すなわち、請求項１のガス分
離回収装置は、ＳＦ6 ガスを含む混合ガスからＳＦ6 ガ
スを分離して液化回収し、他のガスを外部に放出するガ
ス分離回収装置において、吸着筒、液化装置、非吸着ガ
スパージ系統、および吸着ガス放出系統を有することを
特徴とするものである。

【００２６】このガス分離回収装置において、吸着筒
は、ＳＦ6 ガスをほとんど吸着せず、ＳＦ6 以外のガス
を吸着する吸着剤を充填してなり、吸着過程と脱着（再
生）過程を繰返すように構成される。そして、液化装置
は、吸着筒の吸着過程において吸着剤に吸着されずに吸
着筒を通過したガスを液化回収する装置である。また、
非吸着ガスパージ系統は、吸着筒の吸着過程と脱着（再
生）過程の繰返し中における、吸着過程後の脱着（再
生）過程の前に、吸着筒内にパージガスを注入して吸着
筒内のガスを追い出すように構成される。さらに、吸着
ガス放出系統は、吸着筒の脱着（再生）過程において吸
着剤に吸着されたガスとパージガスを外部に放出するよ
うに構成される。

【００２７】なお、このガス分離回収装置において、吸
着筒に充填される吸着剤は、一般的には、大気中に存在
する窒素ガスや酸素ガスのような自然ガスを吸着しやす
く、ＳＦ6 ガスは吸着しない種類の吸着剤である。ま
た、液化装置は、一般的には、コンプレッサや熱交換機
等から構成される。そしてまた、パージガスは、一般的
には、ガスタンク内に保存されており、配管を介して吸
着筒内に注入される。

【００２８】以上のような構成を有する請求項１のガス
分離回収装置において、吸着剤を充填した吸着筒は、窒
素ガスや酸素ガスなどの自然ガスの吸着過程と脱着（再
生）過程を繰返し、半永久的に動作する。吸着過程にお
いて吸着されないで吸着筒を通過したガスは、液化装置
に送られて液化回収され、一方、脱着（再生）過程にあ
る吸着筒のガスは大気に放出される。

【００２９】この脱着（再生）過程に入る直前に、ガス
タンクに保存した自然ガス（パージガス）により、吸着
過程に吸着剤間等の間隙に充満したＳＦ6 ガスを含む混
合ガスを追い出し、脱着（再生）過程では吸着されたガ
スと追い出しに使用したパージガスのみを大気に放出す
ることができる。これにより、大気に放出するガス中の
ＳＦ6 ガス残留濃度を極めて低くすることができ、ＳＦ
6 ガスの高い回収率を実現できる。

【００３０】請求項２〜５に記載の各ガス分離回収装置
は、請求項１のガス分離回収装置において使用するパー
ジガスの種類を特定したものであり、パージガスとして
請求項２は乾燥圧縮空気、請求項３は窒素ガス、請求項
４と５は吸着筒に吸着されたガスを使用する構成であ
る。

【００３１】このうち、請求項４、５の各ガス分離回収
装置は、吸着筒の脱着（再生）過程において吸着剤に吸
着されたガスの一部を保存する吸着ガス保存系統をさら
に有する。これらの装置の非吸着ガスパージ系統は、パ
ージガスとしてガスタンクに保存されたガスを使用し、
吸着ガス放出系統は、吸着筒の脱着（再生）過程におい
て吸着剤に吸着されたガスのうち、ガスタンクに保存さ
れた一部を除く残りのガスを外部に放出するように構成
される。

【００３２】特に、請求項４の装置は、吸着ガスの一部
を保存する際に、圧縮機を用いて吸着筒のガス圧より高
いガス圧でガスタンクに保存し、ガスタンクに保存され
た高圧のガスをそのままパージガスとして使用するよう
に構成される。これに対して、請求項５の装置は、ガス
タンクに保存されたガスを圧縮機を用いて吸着筒に注入
するように構成される。

【００３３】以上のような構成を有する請求項２〜５の
各ガス分離回収装置の基本的な作用、効果は、請求項１
に関して記載した前述の作用、効果と同様であり、互い
に共通である。ただし、請求項２〜５の各々の構成には
一長一短があり、使用条件によって最適な構成は異な
る。

【００３４】請求項６に記載のガス分離回収装置は、請
求項１〜５のガス分離回収装置において使用する吸着剤
の種類を特定したものである。すなわち、請求項６に記
載のガス分離回収装置は、吸着剤として、細孔径が公称
４Å〜５Åのゼオライトを用いることを特徴とするもの
である。この構成によれば、大気中に存在する自然ガス
を吸着しやすく、ＳＦ6 ガスを吸着しない吸着剤を、容
易に実現することができる。この点について以下に説明
する。

【００３５】すなわち、本発明者らの計算によれば、窒
素ガスや酸素ガスなどの自然ガスの最小分子径は３Å程
度であるのに対し、ＳＦ6 ガスの最小分子径は５．５Å
程度である。したがって、吸着点に通ずる孔の有効直径
が４Å〜５Åの吸着剤を選べば、自然ガスのみが吸着点
に到達して吸着されるが、ＳＦ6 ガスは吸着剤の内部に
入れず吸着されない。このように、ＳＦ6 ガスが吸着剤
の内部に入れないことから、吸着筒の内部にＳＦ6 ガス
が充満できるスペースが極めて限定されるため、パージ
ガスによる吸着筒内の充満ガスの追い出しを、少ないパ
ージガス量で極めて効率的に実施できる。

【００３６】請求項７〜１０に記載の各ガス分離回収装
置は、請求項１〜５のガス分離回収装置において、パー
ジガスを注入する位置、吸着筒から追い出されたガスの
行き先、あるいは外部に放出するためのガスを吸着筒か
ら取り入れる位置を特定することにより、吸着筒内のガ
スの追い出しに関する具体的な手法を特定したものであ
る。

【００３７】請求項７に記載のガス分離回収装置は、パ
ージガスを注入する位置と吸着筒からガスを取り入れる
位置を特定したものである。すなわち、請求項７のガス
分離回収装置は、吸着ガス放出系統によって外部に放出
するためのガスを吸着筒内から取り入れるためのガス配
管と、パージガスを吸着筒内に注入するためのガス配管
の両方が、吸着筒内に処理すべき混合ガスを送り込むた
めのガス配管に接続されることを特徴とするものであ
る。

【００３８】この構成によれば、パージガス注入口を処
理すべき混合ガスの吸着筒への入口のガス配管に接続し
ているので、ＳＦ6 ガス濃度の低い入口付近にパージガ
スを注入することができるため、パージガスの注入によ
り吸着筒からＳＦ6 ガスを最も効率的に追い出すことが
できる。

【００３９】特に、パージガス注入口と吸着ガス取り入
れ口の両方を処理すべき混合ガスの吸着筒への入口のガ
ス配管に接続しているので、脱着（再生）過程において
吸着ガスを大気に放出する際に、吸着筒内の一部のガス
を残すことにより、残されるガスは、ＳＦ6 ガス濃度の
高いガスとなる。すなわち、吸着筒内のＳＦ6 ガス濃度
の低いガスだけが大気中に放出され、吸着筒内の出口付
近のＳＦ6 ガス濃度の最も高いガスについては、吸着筒
内に確実に残すことができる。したがって、省電力で高
効率かつ迅速な回収が可能となり、しかも、大気中に放
出するＳＦ6 ガス量を極めて少なくすることができる。

【００４０】請求項８、９に記載のガス分離回収装置
は、吸着筒から追い出されたガスの行き先を特定したも
のである。すなわち、請求項８のガス分離回収装置は、
液化装置により液化されなかったガスを導入して再び吸
着筒に戻し入れるためのバッファタンクをさらに有し、
パージガスの注入によって吸着筒から追い出されたガス
がバッファタンクに導入されるように構成されたことを
特徴とするものである。また、請求項９のガス分離回収
装置は、吸着筒が２本用意され、一方の吸着筒が吸着過
程にある場合に他方の吸着筒が脱着（再生）過程となる
シーケンスを有し、パージガスの注入によって一方の吸
着筒から追い出されたガスが他方の吸着筒に移されるよ
うに構成されたことを特徴とするものである。

【００４１】以上のような構成を有する請求項８、９の
ガス分離回収装置によれば、パージガスにより追い出さ
れたＳＦ6 ガス濃度の低いガスが、バッファタンクに移
された後、再び吸着筒に送り込まれるか（請求項８）、
あるいは吸着過程に入ろうとしている他方の吸着筒に送
り込まれる（請求項９）。したがって、パージガスによ
り追い出されたＳＦ6 ガス濃度の低いガスを液化装置に
よって液化する必要がなく、液化装置に対する負担を軽
減できるため、高効率でのＳＦ6 ガス分離回収が可能と
なる。

【００４２】請求項１０に記載のガス分離回収装置は、
パージガスを注入する位置と吸着筒からガスを取り入れ
る位置を特定し、その位置関係を特定したものであり、
次のような特徴を有するものである。すなわち、吸着筒
にガスを送り込むための導入用ガス配管の異なる位置
に、吸着ガス放出系統によって外部に放出するためのガ
スを吸着筒内から取り入れるためのガス配管と、パージ
ガスを吸着筒内に注入するためのガス配管とがそれぞれ
接続されることにより、導入用ガス配管に吸着筒に関す
る遠近関係を持つ近位置接続点と遠位置接続点がそれぞ
れ形成される。そして、導入用ガス配管における近位置
接続点と遠位置接続点の間にガスバルブが設けられる。

【００４３】この構成によれば、ガス配管内に充満した
ガスをパージガスによって完全に追い出すことができ
る。すなわち、ガス配管内に充満しているガスをパージ
ガスで追い出した後、パージガス注入口より吸着筒に近
いガスバルブを閉にして脱着（再生）過程に移行するこ
とにより、ガス配管に充満している混合ガスを完全に除
去することができ、大気に放出するガス中のＳＦ6 ガス
濃度をさらに低くすることができる。

【００４４】請求項１１に記載のガス分離回収装置は、
請求項１〜５のガス分離回収装置において、吸着筒から
ガスを追い出すための構成を特定したものである。すな
わち、このガス分離回収装置は、パージガスの注入によ
って吸着筒からガスを追い出すためのガス配管に、吸着
筒のガス圧がある一定値以上となった場合に開状態とな
るガスバルブが設けられたことを特徴とするものであ
る。

【００４５】この構成によれば、パージガスの注入によ
り、パージガスや吸着筒内の吸着剤に吸着しているガス
と吸着筒に充満しているガスとの混合を生じることなし
に、吸着筒に充満しているガスのみを効率よく追い出す
ことができる。すなわち、吸着筒からのガスの出口に設
けた圧力バルブにより、吸着筒内のガス圧がある値に保
たれるため、パージガスの流入によりガス圧が高くなっ
た分だけ吸着筒内からガスが逃げていく。したがって、
パージガス注入前から吸着していたガスは脱着すること
がなく、吸着筒に充満しているガスのみを効率よく追い
出すことができるため、回収の効率を高め、大気に放出
するガス中のＳＦ9 ガス濃度をさらに低くすることがで
きる。

【００４６】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１は、本
発明による第１の実施の形態として、特に、請求項１〜
３、６、７の発明を適用したガス分離回収装置の一つの
形態を示す構成図である。図中において、すでに動作を
説明した従来技術による図５のガス回収装置や図６の分
離回収装置と同一構成要素には同一記号を付して説明を
省略する。

【００４７】（構成）図１に示すように、第１の実施の
形態において、ガス絶縁開閉装置等のガス絶縁機器１に
接続されたガス分離回収装置は、コンプレッサ２ａ，２
ｂ、パージガスタンク３ａ、吸着筒４、バッファタンク
５、熱交換器６、ＳＦ6 タンク７、貯蔵タンク８、真空
ポンプ９ａ，９ｂ、フィルタ１０、各種のバルブ１１〜
１３、および放気装置１４等から構成されている。構成
の詳細は次の通りである。

【００４８】まず、ガス絶縁機器１には、フィルタ１０
を介してガス配管２１により２つの連動バルブ１２ａ，
１２ｂが接続されている。第１の連動バルブ１２ａは、
減圧バルブ１１ａを介して混合ガス導入用のガスバルブ
１３ａに接続されており、第２の連動バルブ１２ｂは、
真空ポンプ９ａおよびコンプレッサ２ａを介して同じガ
スバルブ１３ａに接続されている。この混合ガス導入用
のガスバルブ１３ａは、混合ガス導入用のガス配管２２
によって吸着筒４の一方の端部に接続されており、これ
らの混合ガス導入用のガスバルブ１３ａ、ガス配管２２
を介して吸着筒４内に混合ガスが送り込まれるようにな
っている。

【００４９】そして、混合ガス導入用のガス配管２２に
は、ガスバルブ１３ｂを介して、真空ポンプ９ｂおよび
放気装置１４からなる吸着ガス放出系統３１が接続され
ている。また、この混合ガス導入用のガス配管２２にお
ける混合ガス導入用のガスバルブ１３ａと吸着ガス放出
系統３１側のガスバルブ１３ｂの間には、減圧バルブ１
１ｂおよびパージガスタンク３ａからなる非吸着ガスパ
ージ系統３２が接続されている。なお、パージガスタン
ク３ａには、パージガスとして市販の乾燥圧縮空気もし
くは窒素ガスが貯蔵されている。

【００５０】吸着筒４には、吸着剤として、回収しよう
としているＳＦ6 ガスを吸着せず、他の自然ガス（例え
ば窒素ガスや酸素ガス）を吸着しやすい吸着剤が充填さ
れている。例えば、細孔径が公称４Åのゼオライト、も
しくは、細孔径が公称５Åのゼオライトが充填されてい
る。吸着筒４の他方の端部には、ガスバルブ１３ｃを含
む通過ガス送出用のガス配管２３を介して、コンプレッ
サ２ｂ、熱交換器６からなる液化装置３３が接続されて
おり、熱交換器６には、液化したＳＦ6 ガスを保存する
ＳＦ6 タンク７が接続されている。

【００５１】ＳＦ6 タンク７の上部には、ガスバルブ１
３ｄを介してガス配管２４の一端が接続されており、こ
のガス配管２４の他端は、バッファタンク５およびガス
バルブ１３ｅを介してフィルタ１０と連動バルブ１２
ａ，１２ｂを接続するガス配管２１に接続されている。
また、ＳＦ6 タンク７の下部には、ガスバルブ１３を介
して貯蔵タンク８が接続されている。

【００５２】（動作原理）以上の構成を有する第１の実
施の形態に係るガス分離回収装置の動作原理は次の通り
である。

【００５３】(1) 吸着過程まず、ガス絶縁機器１の混合ガスは、フィルタ１０を通
過した後、図５に示す従来技術によるガス回収装置と同
様の連動バルブ１２ａ，１２ｂを利用したガスライン技
術により、開状態にある混合ガス導入用のガスバルブ１
３ａを通して吸着筒４に送られる。このとき、吸着筒４
と吸着ガス放出系統３１との間のガスバルブ１３ｂを閉
じ、吸着筒４と液化装置３３との間のガスバルブ１３ｃ
を開くことにより、吸着筒４に送られたガスは、ガスバ
ルブ１３ｃを通して送り出される。この場合、吸着筒４
には、自然ガスを吸着しやすくＳＦ6 ガスを吸着しない
吸着剤が装填されており、吸着筒４に送り込まれた混合
ガスのうち自然ガスのみが吸着されるため、吸着筒４か
ら送り出されるガスは、ＳＦ6 ガス濃度が高いガスとな
る。

【００５４】(2) 液化回収過程そして、吸着筒４からガスバルブ１３ｃを通過して送り
出されたガスは、コンプレッサ２ｂにより圧縮され、熱
交換器６により冷却されて液化し、ＳＦ6 タンク７に保
存される。この場合、前述したように、コンプレッサ２
ｂにより圧縮されるガスは、ＳＦ6 ガス濃度が高くなっ
ているため、低い圧縮圧力で液化することができる。液
化したＳＦ6 ガスは、ＳＦ6 タンク７の下部から貯蔵タ
ンク８に移され、純粋な液化ＳＦ6 が得られる。

【００５５】(3) 混合ガス閉ループ一方、ＳＦ6 タンク７の上部には、液化しなかったガス
が滞留するが、この滞留ガスには吸着筒４において吸着
しきれなかった自然ガスも含まれている。この滞留ガス
は、ガスバルブ１３ｄを通してバッファタンク５に送ら
れた後、さらにガス配管２１に送られて、開状態にある
混合ガス導入用のガスバルブ１３ａを通して吸着筒４に
送られる。このように、混合ガスの通路は、ガス配管２
１から吸着筒４、液化装置３３、およびバッファタンク
５を介して再びガス配管２１に至る閉ループを形成して
いる。

【００５６】(4) ガスパージ過程吸着筒４に混合ガスを送り続けて吸着過程を継続する
と、最終的に、吸着筒４はもはや自然ガスを吸着しきれ
ない状態となる。このような状態になった時点あるいは
その前の時点で、混合ガス導入用のガスバルブ１３ａを
閉じて吸着筒４の吸着過程を終了する。この状態で非吸
着ガスパージ系統３２の減圧バルブ１１ｂを開とし、パ
ージガスタンク３ａにパージガスとして貯蔵された乾燥
圧縮空気もしくは窒素ガスを吸着筒４に送り込み、吸着
剤間や吸着剤とタンク間等の間隙や各ガス配管に残留し
ているガスを追い出す。なお、一般に市販されている乾
燥圧縮空気や窒素ガスはかなりの高圧であり、吸着筒４
の通常運転時の圧力よりかなり高い。したがって、この
ガス分離回収装置においては、パージガスタンク３ａと
吸着筒４の間に設けた減圧バルブ１１ｂにより、吸着筒
４内の圧力が高くなり過ぎないように調整している。

【００５７】(5) 脱着（再生）・ガス放出過程その後、非吸着ガスパージ系統３２の減圧バルブ１１
ｂ、および吸着筒４と液化装置３３との間のガスバルブ
１３ｃを閉じ、吸着ガス放出系統３１の真空ポンプ９ｂ
を動作させてこの真空ポンプ９ｂと吸着筒４の間のガス
バルブ１３ｂを開く。この一連の操作により、吸着筒４
に吸着されたガスが脱着して放気装置１４から大気中に
放出されるとともに、吸着筒４に充填された吸着剤が再
生されて再び自然ガスを吸着できる状態になる。

【００５８】ここで、発明者らの計算によれば、窒素ガ
スや酸素ガスなどの自然ガスの最小分子径は３Å程度で
あるのに対し、ＳＦ6 ガスの最小分子径は５．５Å程度
である。したがって、前述したように、吸着点に通ずる
孔の有効直径が４Åもしくは５Åの吸着剤を選ぶことに
より、自然ガスのみが吸着点に到達して吸着される一方
で、ＳＦ6 ガスは吸着剤の内部に入れず吸着されない。

【００５９】（作用・効果）以上のような第１の実施の
形態に係るガス分離回収装置によれば、次のような作用
・効果が得られる。まず、混合ガスを循環させるための
コンプレッサ２ａの圧力は高くても数気圧程度であるの
に対し、ＳＦ6 ガスを液化するためには純粋なＳＦ6 ガ
スといえども常温で２ＭＰａ以上の圧力が必要となり、
混合ガスではさらに高い圧縮能力のコンプレッサが必要
となる。したがって、仮に混合ガスをそのまま圧縮する
場合には、液化装置３３のコンプレッサ２ｂは混合ガス
循環用のコンプレッサ２ａに比較して格段に大きな電力
を必要とする。

【００６０】これに対し、本実施の形態において、コン
プレッサ２ｂにより圧縮されるガスは、吸着筒４によっ
てＳＦ6 以外のガスを取り除かれたガスであり、ＳＦ6
ガス濃度が極めて高くなっていることから、コンプレッ
サ２ｂとしては、純粋なＳＦ6 ガスを液化する場合と同
程度の圧縮能力を持つコンプレッサを使用することがで
きる。すなわち、純粋なＳＦ6 ガスを液化するために必
要な２ＭＰａに近い圧縮圧力で液化装置３３のコンプレ
ッサ２ｂを動作させることができるため、ＳＦ6 ガスの
回収のための電力消費量を極力少なくすることができ
る。

【００６１】一方、大気に放出する窒素ガス中に含まれ
るＳＦ6 ガス量は、地球環境の観点から極力少なくする
必要がある。ＳＦ6 ガスの地球温暖化指数は二酸化炭素
ガスの２４０００倍といわれていることから、大気に放
出するガスにＳＦ6 ガスが含まれている場合の等価的な
電力消費量は、他の機器に必要な電力とは比較にならな
いほど大きいといえる。

【００６２】これに対して、本実施の形態においては、
吸着筒４内に吸着されないで充満しているＳＦ6 ガス
を、効率よく、市販の安価でかつ自然の大気中に豊富に
存在するガスによって置換えることができる。そのた
め、吸着筒４を脱着（再生）過程に移し、吸着されたガ
スを大気中に放出する際、ＳＦ6 ガスの残留濃度を極め
て低くすることができる。

【００６３】また、本実施の形態においては、吸着筒４
内の吸着されないで充満しているＳＦ6 ガスを追い出す
ためのパージガスとして、乾燥圧縮空気や窒素ガスを利
用している。これらのガスは、最も安価に、しかも多量
に入手できることから、手軽に利用できる。ただし、大
気中に存在する主要ガスである窒素ガスと酸素ガスを比
較した場合に、吸着剤であるゼオライトは、窒素ガスを
より吸着しやすい。したがって、窒素ガスをパージガス
として利用すれば、このガスが脱着（再生）過程におい
て完全に大気に放出されず、吸着筒４内に残ったとして
も、その後の処理はより効率的に実施できる。

【００６４】そしてまた、吸着剤に関しては、吸着点に
通ずる孔の有効直径（細孔径）が４Åもしくは５Åの吸
着剤を利用することにより、自然ガスのみが吸着点に到
達して吸着される一方で、ＳＦ6 ガスは吸着剤の内部に
入れず吸着されない。このように、ＳＦ6 ガスが吸着剤
の内部に入れないことから、吸着筒４の内部にＳＦ6ガ
スが充満できるスペースは、吸着剤間や吸着剤とタンク
壁間等のわずかな間隙に限られ、その体積が極めて少な
くなる。したがって、パージガスによる充満ガスの追い
出しを、少ないパージガス量で極めて効率的に実施でき
る。

【００６５】さらに、本実施の形態においては、非吸着
ガスパージ系統３２のパージガス注入口を、処理すべき
混合ガスの吸着筒４への入口となるガス配管２２に接続
しているので、ＳＦ6 ガス濃度の低い入口付近にパージ
ガスを注入することができるため、パージガスの注入に
より吸着筒４からＳＦ6 ガスを最も効率的に追い出すこ
とができる。この点について以下に説明する。

【００６６】すなわち、吸着筒４の吸着過程において、
吸着筒４内のＳＦ6 ガス濃度は混合ガスの入口付近で最
も少なく、出口付近で最大となる。この場合、本実施の
形態に係るガス分離回収装置においては、非吸着ガスパ
ージ系統３２のパージガス注入口を、処理すべき混合ガ
スの吸着筒４への入口となるガス配管２２に接続してい
るため、ＳＦ6 ガス濃度の低い入口付近にパージガスを
注入することができる。そして、このように、ＳＦ6 ガ
ス濃度の低い入口付近にパージガスを注入することによ
り、吸着筒からＳＦ6 ガスを最も効率的に追い出すこと
ができる。

【００６７】特に、本実施の形態においては、非吸着ガ
スパージ系統３２のパージガス注入口と吸着ガス放出系
統３１の吸着ガス取り入れ口の両方を、処理すべき混合
混合ガスの吸着筒４への入口となるガス配管２２に接続
しているので、吸着筒４内の出口付近のＳＦ6 ガス濃度
の最も高いガスを吸着筒４内に残すことができるため、
大気中に放出するＳＦ6 ガス量を極めて少なくすること
ができる。この点について以下に説明する。

【００６８】まず、吸着ガス放出系統３１の吸着ガス取
り入れ口に関しては、吸着ガスを大気中に放出する際、
吸着筒４内が完全に真空となるまで真空ポンプ９ｂを動
作させる限り、吸着ガス取り入れ口をどこに接続しても
差はない。しかしながら、ガス回収の総合的な効率を考
えた場合、吸着筒４内が完全な真空になるまで脱着（再
生）過程を実施するのは、得策ではない。吸着筒４内に
一部のガスが残る程度に排気する方が、省電力で高効率
かつ迅速な回収が可能となる。

【００６９】そして、このように吸着筒４内に一部のガ
スを残す場合には、大気中に放出されるＳＦ6 ガス量を
少なくするために、吸着筒４の出口付近に存在している
ＳＦ6 ガス濃度の高いガスが残ることが望ましい。この
場合、本実施の形態に係るガス分離回収装置において
は、吸着ガス放出系統３１の吸着ガス取り入れ口を、処
理すべき混合ガスの吸着筒４への入口となるガス配管２
２に接続しているため、ＳＦ6 ガス濃度の低い入口側か
らガスを取り入れる一方で、吸着筒４の出口付近に存在
していたＳＦ6 ガス濃度の高いガスを吸着筒４内に残す
ことができる。

【００７０】さらに、吸着筒４内にパージガスを注入す
る過程においても、前述したようなパージガス注入口の
配置により、パージガスが吸着筒４の入口から注入され
るため、ＳＦ6 ガス濃度は入口付近でより低くなり、出
口付近でより高くなる。そのため、吸着ガス取り入れ口
とパージガス注入口の配置による相乗効果により、吸着
筒４内のＳＦ6 ガス濃度の低いガスだけが大気中に放出
され、吸着筒４内の出口付近のＳＦ6 ガス濃度の最も高
いガスについては、吸着筒４内に確実に残すことができ
る。すなわち、大気中に放出されるＳＦ6 ガス量を極め
て少なくすることができる。

【００７１】以上のように、本実施の形態に係るガス分
離回収装置によれば、混合ガス中のＳＦ6 ガスを、電力
消費量を極めて低く抑えながら、高効率かつ迅速に回収
可能であり、しかも大気に放出するＳＦ6 ガス量を極め
て少なくすることができる。また、ガスを気体の状態の
ままで保管するための大型のタンクや、液化圧力を下げ
るための大型の冷却設備等が不要であるため、装置構成
が大型化することもない。

【００７２】（第２の実施の形態）図２は、本発明によ
る第２の実施の形態として、特に、請求項１、４、５の
発明を適用したガス分離回収装置の一つの形態を示す構
成図である。このガス分離回収装置は、一部の構成を除
けば、前述した第１の実施の形態に係る図１のガス分離
回収装置と同様の構成を有するため、図１のガス分離回
収装置と同一構成要素には同一記号を付して説明を省略
する。

【００７３】（構成）図２に示すように、第２の実施の
形態においては、非吸着ガスパージ系統３２の構成が、
第１の実施の形態と異なる。まず、パージガスタンク３
ｂ内には、パージガスとして、自然ガスではなく、吸着
筒４に吸着されたガスの一部が保存されるようになって
いる。そして、混合ガス導入用のガス配管２２における
混合ガス導入用のガスバルブ１３ａと吸着ガス放出系統
３１側のガスバルブ１３ｂの間には、ガスバルブ１３ｆ
を介して、コンプレッサ２ｃ、ガスバルブ１３ｇ、およ
びパージガスタンク３ｂからなる非吸着ガスパージ系統
３２が接続されている。ここで、コンプレッサ２ｃのガ
ス圧縮方向は、パージガスタンク３ｂに圧縮ガスを送り
込む方向、あるいは吸着筒４に圧縮ガスを送り込む方向
のいずれかとされる。なお、他の部分については前述し
た第１の実施の形態と全く同様に構成されている。

【００７４】（動作原理）以上の構成を有する第２の実
施の形態に係るガス分離回収装置の動作原理は、非吸着
ガスパージ系統３２に関連する部分を除けば、前述した
第１の実施の形態と同様であるため、以下には、本実施
の形態に係るガス分離回収装置に特徴的な動作原理につ
いてのみ説明する。なお、本実施の形態に係るガス分離
回収装置の動作原理は、非吸着ガスパージ系統３２のコ
ンプレッサ２ｃのガス圧縮方向に応じて異なるため、こ
こではまず、コンプレッサ２ｃのガス圧縮方向を、パー
ジガスタンク３ｂに圧縮ガスを送り込む方向とした場合
の動作原理について説明する。

【００７５】吸着筒４が脱着（再生）過程にある時、す
なわち、混合ガス導入用のガスバルブ１３ａと、吸着筒
４と液化装置３３との間のガスバルブ１３ｃを閉じた後
には、吸着ガス放出系統３１の真空ポンプ９ｂを動作さ
せ、ガスバルブ１３ｂを開いて吸着されたガスを大気に
放出するが、この場合に、本実施の形態においては、次
のようにして、吸着ガスの一部をパージガスタンク３ｂ
に保存する。

【００７６】すなわち、以上のような脱着（再生）過程
の開始と同時に、もしくは、この過程の直前に、非吸着
ガスパージ系統３２のコンプレッサ２ｃを動作させると
ともに、このコンプレッサ２ｃの両側のガスバルブ１３
ｆ，１３ｇを開くことにより、吸着ガスの一部が圧縮さ
れ、パージガスタンク３ｂに高圧（吸着筒のガス圧より
高いガス圧）で保存される。

【００７７】そして、パージガスタンク３ｂがある一定
の圧力に到達した時点でガスバルブ１３ｆ，１３ｇを閉
じるとともに、コンプレッサ２ｃの動作を停止する。一
方、吸着ガス放出系統３１の真空ポンプ９ｂは動作を続
け、吸着筒４の吸着ガスを大気に放出する。十分に脱着
が進行した時点で、ガスバルブ１３ｂを閉じて真空ポン
プ９ｂを停止し、脱着（再生）過程を終了する。

【００７８】この後、再びガスバルブ１３ａ，１３ｃを
開いて吸着過程に移行する。この吸着過程が終了した
時、混合ガス導入用のガスバルブ１３ａを閉じ、非吸着
ガスパージ系統３２のガスバルブ１３ｆ，１３ｇを開け
ば、パージガスタンク３ｂに圧縮保存されていたガスに
より吸着筒４内に充満しているガスを追い出すことがで
きる。この後、再びガスバルブ１３ａ，１３ｃを閉じ
て、すでに説明したパージガスタンク３ｂへの吸着筒４
の吸着ガスの圧縮保存と大気への放出からなる脱着（再
生）過程に移行する。

【００７９】一方、非吸着ガスパージ系統３２のコンプ
レッサ２ｃのガス圧縮方向を、吸着筒４に圧縮ガスを送
り込む方向とした場合には、パージガスタンク３ｂへの
ガスの保存は吸着筒４から自然に移行するガス圧とな
る。そして、吸着筒４に充満したガスを追い出すガスパ
ージ過程の際にコンプレッサ２ｂを動作させ、パージガ
スタンク３ｂのガスを圧縮して吸着筒４に送り込む。

【００８０】（作用・効果）以上のような第２の実施の
形態に係るガス分離回収装置によれば、前述した第１の
実施の形態の作用・効果に加えて、さらに、次のような
作用・効果が得られる。まず、本実施の形態では、パー
ジガスとして処理すべき混合ガス中に含まれている自然
ガスを利用するため、特別なガスを用意する必要はな
い。したがって、例えば、現地でのガス処理中にパージ
ガスが空になるようなことはなく、常に安定した動作を
行うことができる。このことは、ＳＦ6 ガス回収作業に
おいて、ＳＦ6 ガスの大気への放出量を極力少なくする
上で極めて重要な要素である。

【００８１】なぜならば、このような作業では人為的な
要素がかなり強く現れるからである。すなわち、パージ
ガスが消費尽くされた後でも、本ガス分離回収装置は機
能的な支障なくＳＦ6 ガスを回収する。ただし、大気に
放出するガス中のＳＦ6 ガス残留濃度が高くなるのみで
ある。現地の作業で、パージガスの予備が手元にない場
合、ＳＦ6 ガスの残留濃度が高いままガス回収を実施し
てしまう可能性も存在することになる。本実施の形態を
採用すれば、このような可能性がなくなり、常に高い回
収率でＳＦ6 ガスを回収することができる。

【００８２】そして、吸着ガスの一部を圧縮して高圧保
存する場合には、脱着（再生）過程の長い時間の間にゆ
っくりとパージガスをパージガスタンク３ｂに充気すれ
ば良いことから、コンプレッサ２ｃは、それ程多くの電
力を必要としない。一方、パージガス注入時にガスを圧
縮する場合には、吸着筒４のガス圧よりわずかに高いガ
ス圧までパージガスタンク３ｂのガスを圧縮すれば十分
であることから、この場合にもコンプレッサ２ｃは大き
な電力を必要としない。したがって、コンプレッサ２ｃ
によるガス圧縮方向に関わらず、電力消費量を低く抑え
ることができる。

【００８３】（第３の実施の形態）図３は、本発明によ
る第３の実施の形態として、特に、請求項１〜３、８、
１１の発明を適用したガス分離回収装置の一つの形態を
示す構成図である。このガス分離回収装置は、一部の構
成を除けば、前述した第１の実施の形態に係る図１のガ
ス分離回収装置と同様の構成を有するため、図１のガス
分離回収装置と同一構成要素には同一記号を付して説明
を省略する。

【００８４】（構成）図３に示すように、第３の実施の
形態においては、液化装置３３のコンプレッサ２ｂとガ
スバルブ１３ｃとの間に、ガスバルブ１３ｈが設けられ
ており、通過ガス送出用のガス配管２３は、このガスバ
ルブ１３ｈとガスバルブ１３ｃとを接続している。そし
て、この通過ガス送出用のガス配管２３と、ＳＦ6 タン
ク７の上部とバッファタンク５を結ぶガス配管２４との
間が、定ガス圧バルブ１５を含むガス配管２５により接
続されている。ここでは、定ガス圧バルブを、「このバ
ルブに印加されるガス圧が大気圧に対してある一定の圧
力以上になった時に開となるバルブ」と定義する。

【００８５】（動作原理）以上の構成を有する第３の実
施の形態に係るガス分離回収装置の動作原理は、吸着筒
４とバッファタンク５との間を定ガス圧バルブ１５を介
して接続した構成に関連する部分を除けば、前述した第
１の実施の形態と同様であるため、以下には、本実施の
形態に係るガス分離回収装置に特徴的な動作原理につい
てのみ説明する。

【００８６】吸着過程が終了した時点で、混合ガス導入
用のガスバルブ１３ａを閉じ、減圧バルブ１１ｂを開い
てパージガスタンク３ａに貯蔵されている乾燥圧縮空気
もしくは窒素ガスを注入し、吸着筒４に充満しているガ
スを追い出すガスパージ過程に入るが、この時、吸着筒
４の出口側のガスバルブ１３ｃは開のままとするが、液
化装置３３側のガスバルブ１３ｈは閉とし、定ガス圧バ
ルブ１５は開とする。また、ＳＦ6 タンク７側のガスバ
ルブ１３ｄは閉とする。

【００８７】定ガス圧バルブ１５は、すでに定義した通
り、吸着筒４内のガス圧が、大気圧に比較してある一定
値以上となった時にのみ開となる動作をするものである
が、パージガスタンク３ａからのガスが吸着筒４に流入
してガス圧がわずかに高くなった時に初めて開となるよ
うに調節しておく。その結果、吸着筒４に充満していた
ガスは、パージガスタンク３ａに貯えられたガスにより
追い出されて、定ガス圧バルブ１５を通り、バッファタ
ンク５に移動する。このように、定ガス圧バルブ１５を
用いることにより、吸着筒４内のガス圧は大きく変動す
ることなく、ほぼ一定に保たれる。

【００８８】（作用・効果）以上のような第３の実施の
形態に係るガス分離回収装置によれば、前述した第１の
実施の形態の作用・効果に加えて、さらに、次のような
作用・効果が得られる。まず、パージガスにより追い出
されたガスは、通常の吸着過程により吸着筒４から排出
されるガスに比較してＳＦ6 ガス濃度は低い。したがっ
て、このガスをそのまま液化装置３３に送り込むことは
液化装置３３の負担増になりかねず、これは、液化装置
３の無駄な電力の消費につながる可能性がある。

【００８９】これに対して、本実施の形態においては、
コンプレッサ２ｂ、熱交換器６等から構成される液化装
置３３により液化されなかったガスを吸着筒４に戻し入
れるために設置されたバッファタンク５を活用し、この
バッファタンク５内に吸着筒４から追い出されたガスを
移している。この方式により、吸着筒４から追い出され
たガスは、再び吸着筒４によって処理されるので、前記
のような問題を解決できる。

【００９０】この場合、定ガス圧バルブ１５は、パージ
ガスや吸着筒４内の吸着剤に吸着しているガスと、吸着
筒４に充満しているガスが混ざることなく、吸着筒４に
充満しているガスのみを効率よく追い出すことを可能に
している。すなわち、吸着筒４にパージガスを流入させ
る際に、追い出し口が大きく開き、吸着筒４内のガス圧
が低下した場合には、吸着していたガスが脱着して充満
していたガスと混ざり、このガスが追い出されることに
なるため、出口付近に吸着されていたガスが主に出てし
まい、充満していたガスがうまく追い出されなくなる。

【００９１】本実施の形態においては、このような不都
合な現象を回避することができる。すなわち、本実施の
形態においては、定ガス圧バルブ１５により、吸着筒４
の出口からのガス流出量を調節して吸着筒４内のガス圧
をある一定値に保つことができるため、パージガスの流
入によりガス圧が高くなった分だけ吸着筒４内からガス
が逃げていく。したがって、パージガスの流入前から吸
着していたガスが脱着することはなく、充満していたガ
スのみを効率よく追い出すことができる。したがって、
ＳＦ6 ガスの回収率をさらに高め、大気中に放出するガ
ス中のＳＦ9 ガス濃度をさらに低くすることができる。

【００９２】（第４の実施の形態）図４は、本発明によ
る第４の実施の形態として、特に、請求項１〜３、９〜
１１の発明を適用したガス分離回収装置の一つの形態を
示す構成図である。このガス分離回収装置は、一部の構
成を除けば、前述した第１の実施の形態に係る図１のガ
ス分離回収装置と同様の構成を有するため、図１のガス
分離回収装置と同一構成要素には同一記号を付して説明
を省略する。

【００９３】（構成）図４に示すように、第４の実施の
形態においては、同一容量の２本の吸着筒４，４´が、
混合ガス導入先切換用のガスバルブ１３ｉ，１３ｉ´と
通過ガス送出先切換用のガスバルブ１３ｃ，１３ｃ´に
より並列に接続されている。この場合、混合ガス導入用
のガス配管２２は、混合ガス導入先切換用のガスバルブ
１３ｉ，１３ｉ´間を接続するとともに、これらのガス
バルブ１３ｉ，１３ｉ´と混合ガス導入用のガスバルブ
１３ａを接続している。

【００９４】そして、真空ポンプ９ｂおよび放気装置１
４からなる吸着ガス放出系統３１は、混合ガス導入用の
ガス配管２２における混合ガス導入先切換用のガスバル
ブ１３ｉと吸着筒４の間、およびガスバルブ１３ｉ´と
吸着筒４´の間に、個別のガスバルブ１３ｂ，１３ｂ´
を介して接続されている。また、減圧バルブ１１ｂおよ
びパージガスタンク３ａからなる非吸着ガスパージ系統
３２は、混合ガス導入用のガス配管２２における混合ガ
ス導入先切換用のガスバルブ１３ｉ，１３ｉ´と混合ガ
ス導入用のガスバルブ１３ａとの間に接続されている。

【００９５】したがって、ガス配管２２における吸着ガ
ス放出系統３１の接続点と、非吸着ガスパージ系統３２
の接続点の間に、混合ガス導入先切換用のガスバルブ１
３ｂ，１３ｂ´が設置されている。また、通過ガス送出
先切換用のガスバルブ１３ｃ，１３ｃ´と液化装置３３
のコンプレッサ２ｂとの間には、ガスバルブ１３ｈが設
けられており、通過ガス送出用のガス配管２３は、通過
ガス送出先切換用のガスバルブ１３ｃ，１３ｃ´間を接
続するとともに、これらのガスバルブ１３ｃ，１３ｃ´
と液化装置３３側のガスバルブ１３ｈを接続している。
この通過ガス送出用のガス配管２３において、一方の吸
着筒４と通過ガス送出先切換用のガスバルブ１３ｃとを
接続するガス配管２６、および他方の吸着筒４´とガス
バルブ１３ｃ´とを接続するガス配管２６´は、定ガス
圧バルブ１５を含むガス配管２７により接続されてい
る。

【００９６】（動作原理）以上の構成を有する第４の実
施の形態に係るガス分離回収装置の動作原理は、２本の
吸着筒４、４´とその周辺の接続構成に関連する部分を
除けば、前述した第１の実施の形態と同様であるため、
以下には、本実施の形態に係るガス分離回収装置に特徴
的な動作原理についてのみ説明する。

【００９７】吸着筒４と吸着筒４´は、互いに吸着過程
と脱着（再生）過程を交互に繰返し、一方の吸着筒が吸
着過程にある時、他方の吸着筒は脱着（再生）過程とさ
れる。例えば、ガスバルブ１３ａ，１３ｉ，１３ｃ，１
３ｈを開として、一方の吸着筒４を吸着過程とする場合
には、ガスバルブ１３ｉ´，１３ｃ´，１３ｂを閉じ、
ガスバルブ１３ｂ´を開として、吸着ガス放出系統３１
の真空ポンプ９ｂを動作させることにより、他方の吸着
筒４´は脱着（再生）過程となる。この場合には、一方
の吸着筒４の吸着が十分に進行した時点で、この吸着筒
４の吸着課程、および、他方の吸着筒４´の脱着（再
生）過程を終わらせるために、ガスバルブ１３ａ，１３
ｃ，１３ｂ´を閉じる。

【００９８】この後、非吸着ガスパージ系統３２の減圧
バルブ１１ｂを開とするとともに、定ガス圧バルブ１５
を開とすることにより、パージガスタンク３ａ内のガス
が吸着筒４に注入され、吸着筒４内の圧力がわずかに高
くなると、定ガス圧バルブ１５が動作して、一方の吸着
筒４に充満していたガスが他方の吸着筒４´に追い出さ
れる。充満していたガスが十分に追い出された後、減圧
バルブ１１ｂ、ガスバルブ１３ｉ、および定ガス圧バル
ブ１５を閉とし、ガスバルブ１３ｂを開として、一方の
吸着筒４を脱着（再生）過程に移行すると同時に、ガス
バルブ１３ａ，１３ｉ´１３ｃ´を開とすることで他方
の吸着筒４´を吸着過程に移行する。

【００９９】なお、このように、２本の吸着筒４，４´
の動作を組み合わせた場合、すなわち、装置全体として
考えた場合に、この装置は、吸着過程と脱着（再生）過
程の両方を同時に実施しており、液化装置３３のコンプ
レッサ２ｂと吸着ガス放出系統３１の真空ポンプ９ｂは
連続的に運転されることになる。

【０１００】次に、上記の一連の動作中において、減圧
バルブ１１ｂを開とし、パージガスタンク３ａからのガ
スを吸着筒４に注入する過程から、次の吸着筒４の脱着
（再生）過程への移行に特に注目する。パージガスタン
ク３ａからのガスを吸着筒４に注入する過程において
は、混合ガス導入用のガスバルブ１３ａは閉とし、混合
ガス導入先切換用のガスバルブ１３ｉは開とする。この
後実施される脱着（再生）過程は、この状態からガスバ
ルブ１３ｉを閉じることにより実施される。

【０１０１】（作用・効果）以上のような第４の実施の
形態に係るガス分離回収装置によれば、前述した第１の
実施の形態の作用・効果に加えて、さらに、次のような
作用・効果が得られる。まず、本実施の形態において
は、吸着筒を２本用意することで装置全体としてみれば
定常的な運転が可能となる。そのため、コンプレッサ２
ａ，２ｂ、および、真空ポンプ９ａ，９ｂの運転、停止
の繰返しが不要となり、常に動作状態を維持することが
できることから、電力消費量の少ない効率的な運転が可
能となる。

【０１０２】また、本実施の形態においては、パージガ
スにより一方の吸着筒から追い出された充満ガスは、こ
れから吸着過程に入ろうとしている他方の吸着筒に移さ
れる。この他方の吸着筒は、常にその内部が真空に近い
状態になっており、各過程の繰返し毎に同一の条件にて
パージガスを吸着筒に注入することができることから、
再現性の良い動作が可能となる。さらに、パージガスを
注入する吸着筒と充満ガスを移す先の吸着筒の内部圧力
の差が大きいことから、定ガス圧バルブ１５の動作を安
定にすることができる。したがって、本実施の形態によ
り、再現性よく、しかも充満していたガスを効率的に追
い出すことができるようになり、回収の効率を高め、大
気に放出するガス中のＳＦ6 ガス濃度をさらに低くする
ことができる。

【０１０３】そしてまた、本実施の形態によれば、パー
ジガスによって吸着筒内に充満しているガスを追い出し
た後、パージガスの通路のより吸着筒に近い方のバルブ
１３ｉを閉にして脱着（再生）過程に移行することによ
り、吸着ガス放出系統３１が接続されている側のガス配
管に充満している混合ガスを完全に除去することができ
る。したがって、大気中に放出するガス中のＳＦ6 ガス
濃度をさらに低くすることができる。

【０１０４】（他の実施の形態）なお、本発明は、前述
した実施の形態に限定されるものではなく、当業者であ
れば、本発明の範囲内で他にも多種多様な形態を実施可
能である。例えば、前述した第１〜第４の実施の形態を
適宜組み合わせることも可能である。さらに、本発明に
おいて、吸着筒、液化装置、非吸着ガスパージ系統、吸
着ガス放出系統、および各部を構成し、あるいは接続す
るガス配管や各種ガスバルブなどの各部の具体的な構成
は自由に選択可能である。すなわち、本発明は、混合ガ
ス中のＳＦ6 以外の自然ガスを吸着筒によって吸着し
て、ＳＦ6 ガス濃度の高いガスを取り出して液化回収す
るとともに、吸着筒内に吸着されずに残ったガスをパー
ジガスによって追い出した後、自然ガスのみを大気中に
放出することができる限り、その具体的な構成は自由に
選択可能である。

【０１０５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
吸着剤の特異な吸着作用によりＳＦ6ガスと自然ガスの
混合物を効率よく分離することができるため、ＳＦ6 ガ
ス濃度の高いガスを容易に液化することができるように
なる。その結果、回収後の保管体積を大幅に小さくで
き、安全にかつ高純度に維持できる。また、ＳＦ6 ガス
回収時に大気に放出する自然ガス中にＳＦ6 ガスを含ま
ないようにすることが比較的容易であることから、効率
的にＳＦ6 ガスを回収できる。したがって、本発明によ
れば、ＳＦ6 ガスを含む混合ガスからＳＦ6 ガスを極め
て高い回収率でしかも効率良く迅速に回収可能なガス分
離回収装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した第１の実施の形態に係るガス
分離回収装置を示す構成図である。

【図２】本発明を適用した第２の実施の形態に係るガス
分離回収装置を示す構成図である。

【図３】本発明を適用した第３の実施の形態に係るガス
分離回収装置を示す構成図である。

【図４】本発明を適用した第４の実施の形態に係るガス
分離回収装置を示す構成図である。

【図５】従来のガス回収装置の一例を示す構成図であ
る。

【図６】空気から酸素を分離回収する従来の分離回収装
置の一例を示す構成図である。

【符号の説明】

１…ガス絶縁機器２…コンプレッサ３…パージガスタンク４…吸着筒５…バッファタンク６…熱交換器７…ＳＦ6 タンク８…貯蔵タンク９…真空ポンプ１０…フィルタ１１…減圧バルブ１２…連動バルブ１３…ガスバルブ１４…放気装置１５…定ガス圧バルブ２１〜２７…ガス配管３１…液化装置３２…吸着ガス放出系統３３…非吸着ガスパージ系統

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D012 CA20 CB12 CD03 CD07 CE03 CF03 CF04 CF05 CG05 CH06 CJ02 CJ05 5G017 DD07 5G028 GG05 GG24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＳＦ6 ガスを含む混合ガスからＳＦ6 ガ
スを分離して液化回収し、他のガスを外部に放出するガ
ス分離回収装置において、ＳＦ6 ガスをほとんど吸着せず、ＳＦ6 以外のガスを吸
着する吸着剤を充填してなり、吸着過程と脱着（再生）
過程を繰返す吸着筒と、前記吸着筒の吸着過程において前記吸着剤に吸着されず
に吸着筒を通過したガスを液化回収する液化装置と、前記吸着筒の吸着過程と脱着（再生）過程の繰返し中に
おける、吸着過程後の脱着（再生）過程の前に、前記吸
着筒内にパージガスを注入して吸着筒内のガスを追い出
す非吸着ガスパージ系統と、前記吸着筒の脱着（再生）過程において前記吸着剤に吸
着されたガスと前記パージガスを外部に放出する吸着ガ
ス放出系統とを有することを特徴とするガス分離回収装
置。
【請求項２】前記非吸着ガスパージ系統は、前記パー
ジガスとして乾燥圧縮空気を使用するように構成された
ことを特徴とする請求項１に記載のガス分離回収装置。
【請求項３】前記非吸着ガスパージ系統は、前記パー
ジガスとして窒素ガスを使用するように構成されたこと
を特徴とする請求項１に記載のガス分離回収装置。
【請求項４】前記吸着筒の脱着（再生）過程において
前記吸着剤に吸着されたガスの一部を圧縮機を用いて前
記吸着筒のガス圧より高いガス圧でガスタンクに保存す
る吸着ガス保存系統をさらに有し、前記非吸着ガスパージ系統は、前記パージガスとして前
記ガスタンクに保存された高圧のガスを使用し、前記吸着ガス放出系統は、前記吸着筒の脱着（再生）過
程において前記吸着剤に吸着されたガスのうち、前記ガ
スタンクに保存された一部を除く残りのガスを外部に放
出するように構成されたことを特徴とする請求項１に記
載のガス分離回収装置。
【請求項５】前記吸着筒の脱着（再生）過程において
前記吸着剤に吸着されたガスの一部をガスタンクに保存
する吸着ガス保存系統をさらに有し、前記非吸着ガスパージ系統は、前記パージガスとして前
記ガスタンクに保存されたガスを使用し、この保存ガス
を圧縮機を用いて前記吸着筒に注入するように構成さ
れ、前記吸着ガス放出系統は、前記吸着筒の脱着（再生）過
程において前記吸着剤に吸着されたガスのうち、前記ガ
スタンクに保存された一部を除く残りのガスを外部に放
出するように構成されたことを特徴とする請求項１に記
載のガス分離回収装置。
【請求項６】前記吸着剤として、細孔径が公称４Å〜
５Åのゼオライトを用いることを特徴とする請求項１〜
５のいずれか１項に記載のガス分離回収装置。
【請求項７】前記吸着ガス放出系統によって外部に放
出するためのガスを前記吸着筒内から取り入れるための
ガス配管と、前記パージガスを前記吸着筒内に注入する
ためのガス配管の両方が、前記吸着筒内に処理すべき混
合ガスを送り込むためのガス配管に接続されることを特
徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のガス分離
回収装置。
【請求項８】前記液化装置により液化されなかったガ
スを導入して再び前記吸着筒に戻し入れるためのバッフ
ァタンクをさらに有し、前記パージガスの注入によって前記吸着筒から追い出さ
れたガスが前記バッファタンクに導入されるように構成
されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に
記載のガス分離回収装置。
【請求項９】前記吸着筒は２本用意され、一方の吸着
筒が吸着過程にある場合に他方の吸着筒が脱着（再生）
過程となるシーケンスを有し、前記パージガスの注入によって一方の吸着筒から追い出
されたガスが他方の吸着筒に移されるように構成された
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の
ガス分離回収装置。
【請求項１０】前記吸着筒にガスを送り込むための導
入用ガス配管の異なる位置に、前記吸着ガス放出系統に
よって外部に放出するためのガスを前記吸着筒内から取
り入れるためのガス配管と、前記パージガスを前記吸着
筒内に注入するためのガス配管とがそれぞれ接続される
ことにより、前記導入用ガス配管に前記吸着筒に関する
遠近関係を持つ近位置接続点と遠位置接続点がそれぞれ
形成され、前記導入用ガス配管における前記近位置接続
点と遠位置接続点の間にガスバルブが設けられたことを
特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のガス分
離回収装置。
【請求項１１】前記パージガスの注入によって前記吸
着筒からガスを追い出すためのガス配管に、吸着筒のガ
ス圧がある一定値以上となった場合に開状態となるガス
バルブが設けられたことを特徴とする請求項１〜５のい
ずれか１項に記載のガス分離回収装置。