JP2015076408A - Ｓｆ６ガス回収精製装置及びｓｆ６ガス回収精製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回収したＳＦ６ガスは、不純物ガスとの凝固点の差異を有するＳＦ６の性質を利用することで、精製設備は簡便な構成で十分かつ確実に精製することのできる、ＳＦ６ガス回収精製装置を提供する。【解決手段】ＳＦ６ガス回収精製装置１００は、ＳＦ６ガス封入機器１０からのＳＦ６ガス２から水分を除去する水分除去部２０と、ＳＦ６ガス２から酸性ガスを分離する酸性ガス分離部３０と、水分を除去または酸性ガスを分離したＳＦ６ガス２を冷却し、ＳＦ６ガス２に含まれる不純物ガス６が気体の状態のままでＳＦ６ガス２を凝固してＳＦ６ガス２に含まれる不純物ガス６から分離するＳＦ６ガス凝固分離部８０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ＳＦ_６ガス回収精製装置及びＳＦ_６ガス回収精製方法に関する。

従来、高電圧を有する受変電設備に用いられるガス遮断器などの電気機器において、遮断動作を行う際、機器内での放電、アークの発生を防止するために電気絶縁、消弧の効果のある絶縁ガスが用いられている。

この絶縁ガスとしては、取り扱いが容易であり、しかも絶縁性能及び消弧能力が優れている六フッ化硫黄ガス（以下、ＳＦ_６ガスと略称する。）が用いられている。このＳＦ_６ガスは、受変電設備に用いられるガス遮断器、変圧器及び加速器など高電圧で使用する電気機器内に封入されて用いられている。以下、このようなＳＦ_６ガスを封入した機器をＳＦ_６ガス封入機器と称する。

ＳＦ_６ガス封入機器に封入されたＳＦ_６ガスは、ＳＦ_６ガス封入機器が遮断器である場合、機器の遮断動作に基づく放電およびアークにより、機器内部の樹脂とＳＦ_６ガスの一部が分解し反応してフッ化水素（ＨＦ）や二酸化硫黄（ＳＯ_２）などの分解ガスを発生する。ＳＦ_６ガス封入機器がガストランスである場合は、長時間の運転時や放電およびアークの無い状態の時にトランスの発熱とトランス内の金属の触媒作用により、上記のＳＦ_６分解ガスが発生する。

また、このようなアーク等で発生した分解ガスが機器内に設けられた樹脂等と高温下で反応して、ＨＦ、ＳＯ_２、またそれ以外では四フッ化メタン（ＣＦ_４）、メタン（ＣＨ_４）、フッ化スルフリル（ＳＯ_２Ｆ_２）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、一酸化炭素（ＣＯ）などの分解ガスを発生し、遮断器やガストランス等に封入されたＳＦ_６ガス中に不純物として含有することがある。

また、遮断機等に封入されたＳＦ_６ガスを再使用するためのＳＦ_６ガス回収、充填作業において、空気中の窒素（Ｎ_２）、酸素（Ｏ_２）、水分（Ｈ_２Ｏ）およびＣＯ_２が回収したＳＦ_６ガス中に上記分解ガスとは別の要因にて、ＳＦ_６ガス中に混入する事が少なくない。以下、これらＳＦ_６ガスとは異なるＳＦ_６ガス中に含有するガスを不純物ガスと称する。

上記のように回収したＳＦ_６ガスを、使用機器に再封入するためには、絶縁性能を満足する純度が要求される。この純度としては、一般的に容量パーセント濃度（以下、単に純度と称する。）が９７ｖｏｌ％以上であり、水分は１００ｐｐｍ以下であり、酸性分解ガスが検出されないことが社団法人電気協同研究会「電力用ＳＦ_６ガス取扱基準」電気協同研究第５４号第３号に記載されており、この回収したＳＦ_６ガスは上記純度以上を維持するように管理され用いることが求められている。ここで、分解ガス及び空気成分によって混入したＣＯ、ＣＦ_４、ＣＨ_４、Ｎ_２、Ｏ_２の除去精製は難しいと云われている。

回収した低純度のＳＦ_６ガスは、上記純度以上に維持するために、上記不純物ガスを除去する必要があり、このためＳＦ_６ガスの精製が行われる。回収したＳＦ_６ガスを精製する技術としては、例えば特許文献１に記載がされている。特許文献１には、電気機器からのＳＦ_６ガス中の分解ガスを加水分解して除去し、水分を除去し、残留している水分、加水分離性ガス、有機性ガスおよび加水分解性ガスを除去し、冷却して液化する手段について記載されている。

特開平０９−２９０１４７号公報

上述した特許文献１に記載の手段では、ＳＦ_６ガス封入機器から回収したＳＦ_６ガスを精製するために、加水分解、水分除去、加水分離性ガスの除去、有機性ガスの除去および加水分解性ガスの除去、さらには回収作業中等にＳＦ_６ガス封入機器内に混入したＮ_２、Ｏ_２やＣＯ_２の除去を行うための精製手段がそれぞれ必要となる。近年は、より簡便な構成で、十分かつ確実なＳＦ_６ガスを精製することができる手段が求められている。

本発明の目的は、回収したＳＦ_６ガスは、不純物ガスとの凝固点の差異を有するＳＦ_６の性質を利用することで、精製設備は簡便な構成で十分かつ確実に精製することのできる、ＳＦ_６ガス回収精製装置を提供することである。

本発明の目的は、また、回収したＳＦ_６ガスは、不純物ガスとの凝固点の差異を有するＳＦ_６の性質を利用することで、簡潔な方法で十分かつ確実に精製することのできる、ＳＦ_６ガス回収精製方法を提供することである。

本発明のＳＦ_６ガス回収精製装置は、ＳＦ_６ガスが封入されているＳＦ_６ガス封入機器から前記ＳＦ_６ガスを回収し、前記回収したＳＦ_６ガスを精製するＳＦ_６ガス回収精製装置であって、前記ＳＦ_６ガス封入機器からの前記ＳＦ_６ガスから水分を除去する水分除去部と、前記ＳＦ_６ガスから酸性ガスを分離する酸性ガス分離部と、前記水分を除去または酸性ガスを分離した前記ＳＦ_６ガスを冷却し、前記ＳＦ_６ガスに含まれる不純物ガスが気体の状態のままで前記ＳＦ_６ガスを凝固して前記ＳＦ_６ガスに含まれる不純物ガスから分離するＳＦ_６ガス凝固分離部と、を備えることを特徴としている。

本発明のＳＦ_６ガス回収精製装置は、また、前記水分を除去して前記酸性ガスを分離または前記酸性ガスを分離した前記ＳＦ_６ガスから水分を除去する第２の水分除去部を備えることを特徴としている。

本発明のＳＦ_６ガス回収精製装置は、また、前記水分除去部または前記酸性ガス分離部による前記ＳＦ_６ガスの水分の除去または酸性ガスの分離には、ゼオライト、アルミナ、ソーダライム、アルカリ金属剤もしくはこれらの混合物が用いられることを特徴としている。

本発明のＳＦ_６ガス回収精製装置は、また、前記ＳＦ_６ガスを冷却する温度は、前記ＳＦ_６ガスの昇華温度である−６３．９℃以下であることを特徴としている。

本発明のＳＦ_６ガス回収精製装置は、また、前記ＳＦ_６ガス封入機器からの前記ＳＦ_６ガスの圧力を調整するための真空ポンプもしくは圧縮機を備えることを特徴としている。

本発明のＳＦ_６ガス回収精製装置は、また、前記ガス凝固分離部は、前記酸性ガスを分離した前記ＳＦ_６ガスを収容するＳＦ_６ガス収容容器と、前記ＳＦ_６ガス収容容器を内包し、前記ＳＦ_６ガス収容容器を冷却する冷却媒体を含んだＳＦ_６ガス冷却容器とからなることを特徴としている。

本発明のＳＦ_６ガス回収精製方法は、ＳＦ_６ガスが封入されているＳＦ_６ガス封入機器から前記ＳＦ_６ガスを回収し、前記回収したＳＦ_６ガスを精製するＳＦ_６ガス回収精製装置によって行うＳＦ_６ガス回収精製方法であって、水分除去部が、前記ＳＦ_６ガス封入機器からの前記ＳＦ_６ガスから水分を除去し、酸性ガス分離部が、前記ＳＦ_６ガスから酸性ガスを分離し、ＳＦ_６ガス凝固分離部が、前記水分を除去または前記酸性ガスを分離した前記ＳＦ_６ガスを冷却し、前記ＳＦ_６ガスに含まれる不純物ガスが気体の状態のままで前記ＳＦ_６ガスを凝固して前記ＳＦ_６ガスに含まれる不純物ガスから分離すること、を特徴としている。

本発明のＳＦ_６ガス回収精製方法は、また、第２の水分除去部が、前記水分を除去して前記酸性ガスを分離または前記酸性ガスを分離した前記ＳＦ_６ガスから水分を除去することを特徴としている。

本発明のＳＦ_６ガス回収精製装置によれば、回収したＳＦ_６ガスは、不純物ガスとの凝固点の差異を有するＳＦ_６の性質を利用することで、精製設備は簡便な構成で十分かつ確実に精製することのできる、ＳＦ_６ガス回収精製装置を提供することができる。

本発明のＳＦ_６ガス回収精製方法によれば、回収したＳＦ_６ガスは、不純物ガスとの凝固点の差異を有するＳＦ_６の性質を利用することで、簡潔な方法で十分かつ確実に精製することのできる、ＳＦ_６ガス回収精製方法を提供することができる。

本発明の実施例であるＳＦ_６ガス回収精製装置の構成を示す全体概略図である。 本発明の別の実施例であるＳＦ_６ガス回収精製装置の構成の一部分を示す部分拡大図である。 本発明の実施例であるＳＦ_６ガス回収精製装置による回収したＳＦ_６ガスの精製結果を表で説明する図である。 本発明の実施例であるＳＦ_６ガス回収精製装置で行うＳＦ_６ガス回収精製方法の手順をフローチャートで説明する図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において、略同じ動作をなし略同じ機能を有する構成、あるいは略同じ処理を行うステップには、同一の符号を付す。同じ構成や同じステップについて、説明の繰り返しを省略する場合がある。また、以下ＳＦ_６ガスを回収するとは、ＳＦ_６ガス封入機器からのＳＦ_６ガスがガスホースなどのガス伝達手段を介してＳＦ_６ガス凝固分離部やＳＦ_６ガス回収容器に送ることの意味で説明する。

図１は、本発明の実施例であるＳＦ_６ガス回収精製装置１００の構成を示す全体概略図である。一部は断面を示している。本実施例のＳＦ_６ガス回収装置１００の基本構成は、ＳＦ_６ガス２が封入されているＳＦ_６ガス封入機器１０からＳＦ_６ガス２を回収し、回収したＳＦ_６ガス２を精製するＳＦ_６ガス回収精製装置１００であって、ＳＦ_６ガス封入機器１０からのＳＦ_６ガス２から水分を除去する水分除去部２０と、ＳＦ_６ガス２から酸性ガスを分離する酸性ガス分離部３０と、水分を除去または酸性ガスを分離したＳＦ_６ガス２を冷却し、ＳＦ_６ガス２に含まれる不純物ガスが気体の状態のままでＳＦ_６ガス２を凝固してＳＦ_６ガス２に含まれる不純物ガス６から分離するＳＦ_６ガス凝固分離部８０とから構成されている。

ＳＦ_６ガス封入機器１０は、機器内に電気絶縁効果のある絶縁ガスとしてＳＦ_６ガス２を封入し小型化された構成となっており、高電圧を有する受変電設備に用いられるガス遮断器、変圧器及び加速器等のガス絶縁電気機器として適用されているものである。ＳＦ_６ガス封入機器１０と水分除去部２０との間には、ＳＦ_６ガス封入機器１０からのＳＦ_６ガス２を水分除去部２０に送るためのガスホース１２、１６と、ガスホース１２からガス回収ホース１６へのＳＦ_６ガス２の量を調整するための弁１４が設けられる。

水分除去部２０は、水分（Ｈ_２Ｏ）を分子吸着により除去するための除去剤または吸着材を充填した水分除去筒からなっており、ＳＦ_６ガス封入機器１０からのＳＦ_６ガス２を通して、ＳＦ_６ガス２中の水分を除去する。水分除去部２０と酸性ガス分離部３０との間には、水分を除去したＳＦ_６ガス２を送るためのガスホース２２が設けられる。

酸性ガス分離部３０は、ＳＦ_６ガス２に含まれる酸性を示す酸性ガスＨＦ、ＳＯ_２、ＳＯ_２Ｆ_２、ＣＯ_２を中和反応または分子吸着により分離するための除去剤または吸着剤を充填した酸性ガス分離筒からなっており、ＳＦ_６ガス２を通して、ＳＦ_６ガス２中の酸性ガスを分離する。上記酸性ガスを中和反応により分離する際は、安定した塩化物が形成される。形成された塩化物は、固体であり、反応後、フィルタリングにより容易に除去でき反応後に精製ＳＦ_６ガス中に固形物として混入することはない。

ここで、上記分離された酸性ガスは、除去剤または吸着剤との反応により水分を形成するものがある。この場合に、酸性ガス分離部３０の後段に第２の水分除去部４０を設けて、上記酸性ガスを分離したＳＦ_６ガス２を通すことで、ＳＦ_６ガス２中の水分を除去することができる。第２の水分除去部４０は、上記水分除去部２０と同様の構成である。上記分離された酸性ガスに、除去剤または吸着剤との反応により水分を形成するものが無い場合には、第２の水分除去部４０は設けなくともよい。これは、水分除去部２０でＳＦ_６ガス封入機器１０からのＳＦ_６ガス２中の水分の除去が完了するためである。

第２の水分除去部４０を設けない場合は、酸性ガス分離部３０とＳＦ_６ガス凝固分離部８０との間に酸性ガスを分離したＳＦ_６ガス２を送るためのガスホースが設けられ、第２の水分除去部４０を設ける場合は、酸性ガス分離部３０と第２の水分除去部４０との間に酸性ガスを分離したＳＦ_６ガス２を水分除去部２０に送るためのガスホース３２が設けられる。以下の説明では、上記第２の水分除去部４０を設ける場合について説明する。

ここで、ＳＦ_６ガス凝固分離部８０へ送るＳＦ_６ガス２中の水分が２０ｖｏｌｐｐｍ以下となっていれば、水分除去部２０、酸性ガス分離部３０を設ける順序は、どちらが先にあってもよい。

水分除去部２０、第２の水分除去部４０で用いられる除去剤または吸着剤としては、ゼオライト、アルミナ、シリカゲルおよび生石灰が用いられる。ゼオライトとアルミナは単体もしくはこれらの混合体が用いられ、アルミナとシリカゲルは上記ゼオライト、アルミナ、もしくはこれらの混合体との組み合せで用いられる。

また、酸性ガス分離部３０で用いられる除去剤または吸着剤としては、ゼオライト、アルミナ、ソーダライムおよびアルカリ金属剤が用いられる。これらゼオライト、アルミナ、ソーダライムおよびアルカリ金属剤は、単体もしくはこれらの混合体が用いられる。

ここで、ソーダライムは、水酸化カルシウムを主成分とした炭酸ガス、各種酸性ガス等の吸収剤であり、日本工業規格 ソーダ石灰（試薬）Ｋ８６０３に適合し、ガス吸収能力の優秀性が保証されている。ＨＦ、ＳＯ_２の酸性ガスとの反応例を以下に示す。
ＳＯ_２＋Ｃａ（ＯＨ）_２+１／２Ｏ_２→ＣａＳＯ_４＋Ｈ_２Ｏ
２ＨＦ＋Ｃａ（ＯＨ）_２→ＣａＦ_２＋２Ｈ_２Ｏ

また、上述のように、ゼオライトと、アルミナ、アルカリ金属剤により、水分除去と酸性ガス分離をすることができる。ここで、ゼオライトは、合成ゼオライト系吸着剤であるゼオラム（登録商標）の使用が好ましい。このゼオラムは、ゼオライト種により吸着する水分やガスの分子径が違っており、分子径を選択することで、ＳＦ_６ガス中の水分や酸性ガスおよびその他の中性を示すＣＯ、ＣＦ_４、ＣＨ_４、Ｎ_２、Ｏ_２を吸着除去することができる。これにより、酸性ガス分離部３０の吸着剤にゼオライトを用いる場合、吸着圧力を制御する事により、純度の低いＳＦ_６ガスにおいても吸着剤の吸着分離でＮ_２およびＯ_２の含有量を１００ｖｏｌｐｐｍ程度にする事ができる。

ＳＦ_６ガス凝固分離部８０は、上記水分を除去または酸性ガスを分離したＳＦ_６ガス２を冷却し、ＳＦ_６ガス２に含まれる不純物ガスが気体の状態のままでＳＦ_６ガス２を凝固してＳＦ_６ガス２に含まれる不純物ガス６から分離する機能を有している。

上記水分を除去または酸性ガスを分離したＳＦ_６ガス２は、上記その他の中性を示すＣＯ、ＣＦ_４、ＣＨ_４、Ｎ_２、Ｏ_２を含んだ状態となっている。これらの凝固温度に注目すると、ＳＦ_６ガスは−５１℃以下で凝固するのに対し、ＳＦ_６ガス以外の上記中性ガスの凝固点はそれぞれＣＯ：−２０５℃、ＣＦ_４：−１８４℃、ＣＨ_４：−１８２℃、Ｎ_２：−２１０℃およびＯ_２：−２０５℃であり、ＳＦ_６ガスの凝固点に比べて低温の領域に存在する。

本願の発明者はこの点に注目し、本発明をしたのであり、上記水分を除去または酸性ガスを分離したＳＦ_６ガス２を−５１℃以下の低温雰囲気に連続的に通過させれば、ＳＦ_６のみが高純度の状態で凝縮固化し、上記ＣＯ、ＣＦ_４、ＣＨ_４、Ｎ_２、Ｏ_２ガスは凝縮固化されずに気体の状態のままＳＦ_６ガス２から分離することとなる。これら分離した中性ガスを断続的に排出することにより、容易に高純度のＳＦ_６ガスを凝縮固化し濃縮することができる。本実施例のＳＦ_６ガス回収精製装置１００では、上記の処理をＳＦ_６ガス凝固分離部８０でおこなうので、容易に高純度のＳＦ_６ガス２を凝縮固化し濃縮することができる。

本実施例におけるＳＦ_６ガス精製装置１００によれば、水分除去部２０、酸性ガス分離部３０で、ＳＦ_６ガス封入機器１０から回収したＳＦ_６ガス２に含まれる水分と酸性ガス成分がほとんど除去されるため、ＳＦ_６ガス凝固分離部８０に送られるＳＦ_６ガス２に含まれる残りの不純物は、上記ＣＯ、ＣＦ_４、ＣＨ_４、Ｎ_２、Ｏ_２の中性ガス成分がほとんどを占める。このような状態で、ＳＦ_６ガス凝固分離部８０でＳＦ_６ガス２を上述のように凝縮固化することでＳＦ_６ガス２から残りの不純物ガスを除去するので、回収したＳＦ_６ガス２は、不純物ガスとの凝固点の差異を有するＳＦ_６の性質を利用することで、精製設備は簡便な構成で十分かつ確実に精製することができる。

ここで、ＳＦ_６は、−５１℃以下で固体化するものの、ドライアイスと同様に固化した状態でも昇華する性質を持っている。固体ＳＦ_６の昇華温度は大気圧下で−６３．９℃である。従って、固体ＳＦ_６を−６３．９〜−５１度の範囲の温度雰囲気では、ＳＦ_６は固体を形成するが、同時に昇華してしまうため上記ＣＯ、ＣＦ_４、ＣＨ_４、Ｎ_２、Ｏ_２ガスと共にＳＦ_６が排出されることになってしまい、ＳＦ_６の凝縮固化でのＳＦ_６回収率を低下させてしまう恐れがある。

このため、ＳＦ_６ガス凝固分離部８０によるＳＦ_６ガス２を冷却する温度は、−６３．９℃以下であることが好ましい。このようにすれば、上記昇華に基づくＳＦ_６ガスの排出を防止することができる。ＳＦ_６ガス２を−６３．９℃以下にするためには、ドライアイス（−７９℃）または液化窒素（−１９６℃）等の冷却媒体を使用した低温固化凝縮器を用いることで容易に−６３．９℃以下の低温雰囲気を確保する事ができる。

上記ＳＦ_６ガス２を−６３．９℃以下にするための具体的な構成例を以下説明する。ＳＦ_６ガス凝固分離部８０は、図１に示すように、上記酸性ガスを分離したＳＦ_６ガス２を収容するＳＦ_６ガス収容容器８２と、ＳＦ_６ガス収容容器８２を内包し、ＳＦ_６ガス収容容器８２を冷却する冷却媒体４を含んだＳＦ_６ガス冷却容器８４とから構成される。

ＳＦ_６ガス収容容器８２およびＳＦ_６ガス冷却容器８４としては、極低温の状態でも高圧ガス保安法の技術上の基準を満足する、高圧ガス保安法に定めるステンレス鋼材（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等）による特定則容器、および容器則に準じたものを使用することが好ましい。

また、第２の水分除去部４０とＳＦ_６ガス収容容器８２との間には、上記水分を除去して酸性ガスを分離したＳＦ_６ガス２を送るためのガスホース７２、１１２とガスホース７２からガスホース１１２へのＳＦ_６ガス２の量を調整するための弁１１２が設けられる。

また、ＳＦ_６ガス冷却容器８４には、冷却媒体４をＳＦ_６ガス冷却容器８４内部に送るためのガスホース１２２、１２６とガスホース１２２からガスホース１２６への冷却媒体４の量を調整するための弁１２４が設けられる。ここで、冷却媒体４としては、上述したように、ドライアイスや液化窒素などの媒体が用いられる。この冷却媒体４は、図示しない外部の供給手段によりガスホース１２２を介して供給される。

また、ＳＦ_６ガス凝固分離部８０には、上記凝縮固化されずに気体の状態のままＳＦ_６ガス２から分離されたＣＯ、ＣＦ_４、ＣＨ_４、Ｎ_２、Ｏ_２ガスである不純物ガス６を排出するためのガスホース１３２、１３６とガスホース１３２からガスホース１３６への不純物ガス６の量を調整するための弁１３４が設けられる。また、ＳＦ_６ガス凝固分離部８０には、上記と同様にして不純物ガス６を排出するためのガスホース１４２、１４６とガスホース１４２からガスホース１４６への不純物ガス６の量を調整するための弁１４４と、ガスホース１４２から不純物ガス６を排出させるための真空ポンプ１４０が設けられる。本実施例では、ＳＦ_６ガス収容容器８２に設けられる図示しない圧力スイッチによりＳＦ_６ガス収容容器８２内圧力が検知され、圧力が大気圧を超える場合には不純物ガス６はガスホース１３２を介して排出され、圧力が大気圧以下の場合には不純物ガス６は真空ポンプ１４０の動作によりガスホース１４２から排出される。

上記のように凝縮固化することで不純物ガスが分離されたＳＦ_６ガス２は、ＳＦ_６ガス冷却容器８４に注入されていた冷却媒体４が排出されることにより、ＳＦ_６ガス収容容器８２内の温度は常温になり、液化する。液化したＳＦ_６ガス２は、ＳＦ_６ガス収容容器８２に設けたホース１５４、１５８を介して、液化ＳＦ_６ガス収容容器１５０内に回収される。ガスホース１５４からガスホース１５８への液化したＳＦ_６ガス２の送る量は弁１５６によって調整される。また、液化ＳＦ_６ガス収容容器１５０による液化したＳＦ_６ガス２の取入れは、取り出し口１５２によってガスホース１５８からの液化したＳＦ_６ガス２を取り入れることにより行われる。

ここで、ガスホース１２、１６、２２、３２、７２、１１４、１２２、１２６、１３２、１３６、１４２、１４６およびホース１５４、１５８は、加圧状態から真空状態までの圧力範囲においても使用するのに耐えることができる材質のものが用いられ、運搬、設置のハンドリングおよび接続時のガス気密性を考慮して、所定重量若しくは所定長さで区切るなどして分割して用いられる。ここで、加圧状態とは、ＳＦ_６ガス封入機器内のＳＦ_６ガスが大気圧である１０１．３ｋＰａ以上の圧力雰囲気にある状態をいい、真空状態とは、ＳＦ_６ガス封入機器内のＳＦ_６ガスが１Ｐａ〜１００ｋＰａの大気圧下の負圧力下にある状態をいう。

本実施例においては、ＳＦ_６ガス封入機器１０より、ＳＦ_６ガス収容容器８２へのＳＦ_６ガス２の移送は、ＳＦ_６ガス封入機器１０内の圧力が大気圧以上の圧力の状態ではＳＦ_６ガス封入機器１０内の圧力でＳＦ_６ガス２を移送することができる。本実施例では、ＳＦ_６ガス２の凝縮固化によるＳＦ_６の分圧の低下現象による負圧下作用のみで、ＳＦ_６ガス封入機器１０とＳＦ_６ガス収容容器８２との間に後述する真空ポンプ５０や圧縮機７０を用いることを要せずＳＦ_６ガス２のＳＦ_６ガス収容容器８２へ移送することができる。この場合には、不純物ガス６がＳＦ_６ガス収容容器８２の上部に濃縮するので、真空ポンプ１４０で不純物ガス６を排気すればＳＦ_６ガス収容容器８２の内部は凝縮固化した高純度の固化ＳＦ_６ガス２のみとなる。

特に、ＳＦ_６ガス２中の分解ガスの含有量が少ないときには、ＳＦ_６ガス２の凝縮固化により、ＳＦ_６ガス収容容器８２に供給されるＳＦ_６ガス２の圧力が大気圧以下の真空状態になり、ＳＦ_６ガス封入機器１０からのＳＦ_６ガスとＳＦ_６ガス収容容器８２間の接続配管やガスホースのコンダクタンス（圧力損失抵抗）が少なければ、ＳＦ_６ガス封入機器１０とＳＦ_６ガス収容容器８２との間に真空ポンプ５０や圧縮機７０を必要としない。

また、ＳＦ_６ガス封入機器１０内の圧力が大気圧状態以上のときには、吐出圧力が１ＭＰａ以下の圧縮ポンプ７０を用いてＳＦ_６を輸送し、またＳＦ_６ガス封入機器１０内の圧力が大気圧以下の場合のＳＦ_６ガスを回収する時には、真空回収ポンプ５０を用いてＳＦ_６ガス収容容器８２に移送する事ができる。ＳＦ_６ガス収容容器８２にＣＯ、ＣＦ_４、ＣＨ_４、Ｎ_２、Ｏ_２ガスを分離濃縮した時点で、真空回収ポンプ１４０によりＳＦ_６ガス収容容器８２の不純ガスを全量排出ができる。

図２は、本発明の別の実施例であるＳＦ_６ガス回収精製装置の構成の一部分を示す部分拡大図である。この実施例では、ＳＦ_６ガス封入機器１０からのＳＦ_６ガス２の圧力を調整するための真空ポンプ５０もしくは圧縮機７０を備えている。

ＳＦ_６ガス封入機器内のＳＦ_６ガス２圧力が大気圧力以下である状態の場合は、ＳＦ_６ガス封入機器１０内は負圧状態となる。この時、真空回収ポンプ５０を用いてＳＦ_６ガス封入機器１０からのＳＦ_６ガス２を引き出して、圧縮機を介して引き出したＳＦ_６ガスをＳＦ_６ガス収容容器８２に加圧して充填することで、より確実にＳＦ_６ガス封入機器内のＳＦ_６ガス２を回収することができる。

具体的な構成としては、ガスホース７２の間に設けるものであり、ガスホース７２からのＳＦ_６ガス２の量を調整もしくは遮断するための弁５２と５８の間に真空ポンプ５０が設けられ、また中継点５４、５６から分岐してガスホース６２、６６とガスホース６２からガスホース６６へのＳＦ_６ガス２の量を調整もしくは遮断するための弁６４からなり、その後段には更に弁７４を介して圧縮機７０が設けられる。このような構成によれば、ＳＦ_６ガス封入機器内のＳＦ_６ガス２圧力が大気圧力を超える場合は、真空ポンプ５０を動作せず、弁５２と５８を閉じ、弁６４を開けることで、ガスホース６２へとＳＦ_６ガス封入機器からのＳＦ_６ガス２をバイパス通過させ、ＳＦ_６ガス２を圧縮機７０によりＳＦ_６ガス収容容器８２に加圧して充填することを行う。また、ＳＦ_６ガス封入機器内のＳＦ_６ガス２圧力が大気圧力以下である場合は、真空ポンプ５０を動作させ、弁５２と５８を空け、弁６４を閉じることで、ガスホース５２へとＳＦ_６ガス封入機器からのＳＦ_６ガス２を通過させ、ＳＦ_６ガス２を圧縮機７０によりＳＦ_６ガス収容容器８２に加圧して充填することを行う。以上の構成によっても、上述の実施例と同様の効果を奏することができる。

図３は、本発明の実施例であるＳＦ_６ガス回収精製装置による回収したＳＦ_６ガスの精製結果を表で説明する図である。まず図３の表について説明すると、試験（１）と試験（２）と二つの例についてのＳＦ_６ガスの精製結果を示しており、“−”の表記は、該当ガス組成のガスの測定をしていないことを示す。また、“＜１０”の表記は、測定器の測定下限値が１０ｐｐｍ、含有値は０〜１０ｐｐｍの範囲であることを示し、“＜５０”の表記は、測定器の測定下限値が５０ｐｐｍ、含有値は０〜５０ｐｐｍの範囲であることを示す。また、図中の６番目の「ＳＦ_４、ＳＯ_２Ｆ_２」の表記は、ガス組成がＳＦ_４とＳＯ_２Ｆ_２の混合体であることを示す。

図３によれば、いずれの結果においても、以下の様となっている。
・電気絶縁性能で最も性能を低下させる要因となるＨ_２Ｏの精製後の純度は、２０ｐｐｍ以下となっており、精製されたＳＦ_６ガスは高純度ガスとなったと言える。
・ＨＦ、ＳＯ_２、ＣＦ_４、ＣＨ_４、ＳＯ_２Ｆ_２、ＳＦ_４、ＣＯ_２、ＳＦ_４、ＣＯ_２の酸性分解ガスは零値または測定器の検出下限値以下を示す結果となっており、実質０ｐｐｍとなっている。
・不純物のうち中性であるＣＦ_４、ＣＨ_４、ＣＯ、Ｎ_２、Ｏ_２も検出下限値を示している。
・以上の結果によれば、市販のＳＦ_６ガスと同等の高純度ＳＦ_６の純度および不純物ガスの含有規制値に入っている。

図４は、本発明の実施例であるＳＦ_６ガス回収精製装置１００で行うＳＦ_６ガス回収精製方法の手順をフローチャートで説明する図である。ここで、同じ符号の構成は、上述の説明と同様の構成、機能を有する。

まず、ＳＦ_６ガス回収精製装置１００のガスホースの接続により、ＳＦ_６ガス封入機器１０からＳＦ_６ガス２の引き出しを行う（Ｓ１０１）。

次に、水分除去部２０が、ＳＦ_６ガス封入機器１０からのＳＦ_６ガス２から水分を除去する（Ｓ１０２）。

次に、酸性ガス分離部３０が、ＳＦ_６ガス２から酸性ガスを分離する（Ｓ１０３）。

次に、ＳＦ_６ガス凝固分離部８０が、上記酸性ガスを分離したＳＦ_６ガス２を冷却する（Ｓ１０４）。また、酸性ガス分離部３０を水分除去部２０の前段に設け、回収したＳＦ_６ガス２の酸性ガスを分離した後に水分を除去した場合は、上記水分を除去したＳＦ_６ガス２を冷却する。そして、ＳＦ_６ガス２に含まれる不純物ガス６が気体の状態のままでＳＦ_６ガス２を凝固してＳＦ_６ガス２に含まれる不純物ガス６から分離する（Ｓ１０５）。

そして、収容容器８２に分離したＳＦ_６ガス２を液化し、液化したＳＦ_６ガス２を液化ＳＦ_６ガス収容容器に回収する（Ｓ１０６）。

以上のようにして、ＳＦ_６ガス封入機器１０からＳＦ_６ガス２の精製が行われる。また、本発明の実施例であるＳＦ_６ガス回収精製装置１００で行うＳＦ_６ガス回収精製方法は、上述したように、第２の水分除去部４０が、水分を除去して酸性ガスを分離または酸性ガスを分離したＳＦ_６ガス２から水分を除去することを行ってもよい。

このように、本発明のＳＦ_６ガス回収精製方法によれば、回収したＳＦ６ガスは、ＳＦ６と不純物ガスとの凝固点の差異を利用することで、簡潔な方法で十分かつ確実に精製することのできるＳＦ６ガス回収精製方法を提供することができる。

従来では、ゼオライト単体でＳＦ_６ガスからの不純物を吸着除去することが提案されていたが、そのためにはゼオライトの吸着圧力を制御した吸着装置が必要となり、吸着圧力の制御は、ガスの加圧用の圧縮器と吸着ガスの脱着用の真空回収ポンプ等によるガス圧力の調整システムが必要となってしまい、さらにこれらを用いてもＳＦ_６ガス中に１００ｐｐｍ程度のＮ_２、Ｏ_２が残留してしまうことがあった。また、分子口径の異なる上述の多種類の不純物ガスを全て吸着するためには、ガス種毎に吸着剤種と吸着圧力の複雑な制御が必要となり、機器構成及び圧力純度管理するための構成を備えるために大型な構成を要し更に不経済であった。また、従来不純物の除去方法として大型の精製プラントによる液化蒸留精製法が用いられているが、この手法では分留するガス種毎の蒸気圧が異なるため、ガス種毎の蒸留設備を作る必要があった。特に、液化蒸留精製では、蒸留のために多量の液化ガスを製造した上で、蒸留する必要があり、小量のＳＦ_６ガスの精製には不適であった。

これに対し、本実施例のＳＦ_６ガス回収精製装置１００は、上述の構成により、水分除去部２０、酸性ガス分離部３０およびＳＦ_６ガス凝固分離部８０によって、上述のようにＳＦ_６ガスからの不純物を除去するのであるので、回収したＳＦ_６ガスは、不純物ガスとの凝固点の差異を有するＳＦ_６の性質を利用することで、精製設備は簡便な構成で十分かつ確実に精製することのできる、ＳＦ_６ガス回収精製装置を提供することができる。

２…ＳＦ_６ガス、４…冷却媒体、６…不純物ガス、１０…ＳＦ_６ガス封入機器、２０、４０…水分除去部、３０…酸性ガス分離部、５０、１４０…真空ポンプ、７０…圧縮機、８０…ＳＦ_６ガス凝固分離部、８２…ＳＦ_６ガス収容容器、８４…ＳＦ_６ガス冷却容器、１００…ＳＦ_６ガス回収精製装置、１５０…液化ＳＦ_６ガス収容容器。

Claims (7)

1. ＳＦ_６ガスが封入されているＳＦ_６ガス封入機器から前記ＳＦ_６ガスを回収し、前記回収したＳＦ_６ガスを精製するＳＦ_６ガス回収精製装置であって、
   前記ＳＦ_６ガス封入機器からの前記ＳＦ_６ガスから水分を除去する水分除去部と、
   前記ＳＦ_６ガスから酸性ガスを分離する酸性ガス分離部と、
   前記水分を除去および酸性ガスを分離した前記ＳＦ _６ ガスを凝固して前記ＳＦ _６ ガスに含まれる不純物ガスを分離するＳＦ _６ ガス収容容器と、該ＳＦ _６ ガス収容容器を内包し、ＳＦ _６ ガス収容容器を冷却する冷却媒体を含んだＳＦ _６ ガス冷却容器とを備えたＳＦ _６ 凝固回収部と、からなり、
   前記水分を除去および酸性ガスを分離された前記ＳＦ _６ ガスの全部が前記ＳＦ _６ ガス冷却容器に内包されたＳＦ _６ ガス収容容器に収容され、前記ＳＦ _６ ガス冷却容器の冷却媒体が前記ＳＦ _６ ガスの全部が供給された前記ＳＦ _６ ガス収容容器の周囲に冷却媒体層を形成し、前記ＳＦ _６ ガス収容容器内で、前記収容されたＳＦ _６ ガスの全部が前記冷却媒体層により−５１℃以下に冷却されて凝固され、凝固されたＳＦ _６ ガスが回収され、前記水分除去および酸性ガスが分離されたＳＦ _６ ガスに含まれる不純物ガスが気体の状態のままで分離されること
   を特徴とするＳＦ_６ガス回収精製装置。
2. 請求項１に記載のＳＦ_６ガス回収精製装置において、前記水分を除去して前記酸性ガスを分離または前記酸性ガスを分離した前記ＳＦ_６ガスから水分を除去する第２の水分除去部を備えることを特徴とするＳＦ_６ガス回収精製装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のＳＦ_６ガス回収精製装置において、前記水分除去部または前記酸性ガス分離部による前記ＳＦ_６ガスの水分の除去または酸性ガスの分離には、ゼオライト、アルミナ、ソーダライム、アルカリ金属剤もしくはこれらの混合物が用いられることを特徴とするＳＦ_６ガス回収精製装置。
4. 請求項１に記載のＳＦ_６ガス回収精製装置において、前記ＳＦ_６ガスを冷却する温度は、前記ＳＦ_６ガスの昇華温度である−６３．９℃以下であることを特徴とするＳＦ_６ガス回収精製装置。
5. 請求項１に記載のＳＦ_６ガス回収精製装置において、前記ＳＦ_６ガス封入機器からの前記ＳＦ_６ガスの圧力を調整するための真空ポンプもしくは圧縮機を備えることを特徴とするＳＦ_６ガス回収精製装置。
6. ＳＦ_６ガスが封入されているＳＦ_６ガス封入機器から前記ＳＦ_６ガスを回収し、前記回収したＳＦ_６ガスを精製するＳＦ_６ガス回収精製装置によって行うＳＦ_６ガス回収精製方法であって、
   水分除去部が、前記ＳＦ_６ガス封入機器からの前記ＳＦ_６ガスから水分を除去し、
   酸性ガス分離部が、前記ＳＦ_６ガスから酸性ガスを分離し、
   単体のＳＦ _６ ガス冷却容器のＳＦ _６ ガス収容容器を内包するＳＦ _６ ガス冷却容器の冷却媒体が形成した冷却媒体層が、前記水分を除去および酸性ガスを分離した前記ＳＦ _６ ガスの全部を収容するＳＦ _６ ガス収容容器内で、前記収容したＳＦ _６ ガスの全部を−５１℃以下で冷却して凝固し、ＳＦ _６ ガス収容容器が、凝固したＳＦ _６ ガスを回収し、前記水分除去および酸性ガスが分離したＳＦ _６ ガスに含まれる不純物ガスを気体の状態のままで分離すること、
   を特徴とするＳＦ_６ガス回収精製装置のＳＦ_６ガス回収精製方法。
7. 請求項６記載のＳＦ_６ガス回収精製装置のＳＦ_６ガス回収精製方法において、第２の水分除去部が、前記水分を除去して前記酸性ガスを分離または前記酸性ガスを分離した前記ＳＦ_６ガスから水分を除去することを特徴とするガス回収精製装置によって行うＳＦ_６ガス回収精製方法。

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