JP3034863B2 - 混合ガスから凝縮性ガスを回収する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は凝縮性ガスと不凝縮
性ガスからなる混合ガスを回収する凝縮性ガス回収装置
を用いた、混合ガスから凝縮性ガスを回収する回収方
法、及びこの回収方法に用いられる凝縮性ガス回収装置
に関するもので、例えば電気機器に使用される電気絶縁
ガスである窒素ガスと６弗化硫黄（以下、ＳＦ₆とす
る。）ガスの混合ガスから、不凝縮性ガスである窒素ガ
スと、凝縮性ガスであるＳＦ₆ガスを分離し、凝縮性ガ
スを回収する方法、及びこの回収に用いられる凝縮性ガ
ス回収装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電力プラントに設置されるガス絶縁開閉
装置等のガス絶縁装置には、絶縁ガスとしてＳＦ₆ガス
等の凝縮性ガスが封入されているが、電力プラントの点
検時にはこのガス絶縁装置を開放する必要がある。この
際、装置に封入されたＳＦ₆ガス等の凝縮性ガスを大気
中に放出することなく回収することが、経済性や、地球
温暖化防止の観点から求められるようになってきてい
る。

【０００３】この要求に応えるべく、例えば特公平５−
７８７１８号公報においてＳＦ₆等の絶縁ガスとして用
いられる凝縮性ガスの回収を目的としたガス置換回収装
置が提案されている。図１３に、このガス置換回収装置
のシステム系統図を示す。尚、図中、１３０１は絶縁ガ
ス液化置換回収装置であり、気化器１３１３、ドライヤ
１３０７、ガス圧縮機１３０８、油分離機１３０９、空
冷クーラ１３１０、排気管１３１２、接続口１３０５、
１３０６が備えられている。尚、接続口１３０５、１３
０６は後述の容器１３０２と絶縁ガス液化置換回収装置
１３０１を、上部口１３０３及び下部口１３０４を介し
て接続するための部材である。この容器１３０２とは、
例えば電力プラントに利用されるガス絶縁開閉装置の外
装容器である。

【０００４】そして、この絶縁ガス液化置換回収装置１
３０１は、この容器１３０２に凝縮性ガスを充填する場
合や、一旦容器を開放する場合に、容器内の凝縮性ガス
を大気中に排気せずに回収する為に用いる。そこで、絶
縁ガス液化置換回収装置１３０１を用いて、容器１３０
２内の空気を必要量のＳＦ₆ガスに置換し、また余分な
ＳＦ₆を回収する方法を簡単に説明する。

【０００５】まず、図示外のＳＦ₆ボンベより、液化Ｓ
Ｆ₆を絶縁ガス液化置換回収装置１３０１内部に導入
し、この液化ＳＦ₆を気化器１３１３で気化、減圧す
る。そして気化したＳＦ₆ガスを接続口１３０６、下部
口１３０４を介して容器１３０２内に導入する。

【０００６】ＳＦ₆ガスが容器１３０２内に導入される
と、容器１３０２内に先に存在する、不凝縮性ガスであ
る空気と混合して混合ガスとなり、上部口１３０３、接
続口１３０５を介して、絶縁ガス液化置換回収装置１３
０１内に入る。

【０００７】絶縁ガス液化置換回収装置１３０１内に導
入した混合ガスは、ドライヤ１３０７で完全に乾燥した
後、ガス圧縮機１３０８、油分離機１３０９、空冷クー
ラ１３１０による中間処理を経て、冷却分離機１３１１
に至る。

【０００８】ここで混合ガスを冷却すると、空気に比べ
てＳＦ₆ガスの方が先に液化する。そこでこの液化した
ＳＦ₆を回収し、残りの空気と液化しなかったＳＦ₆ガス
の混合ガスを排気管１３１２より大気中に排出する。そ
して液化したＳＦ₆は再び気化して容器１３０２に送
る。この作業を繰り返し、容器内に必要量のＳＦ₆ガス
が充填されれば、置換作業が完了する。また単にＳＦ₆
ガスを回収する場合は、液化したＳＦ₆を回収すればよ
い。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、この絶縁
ガス液化置換回収装置１３０１では、上述のようにして
絶縁ガスの液化置換を行い、また利用方法によっては絶
縁ガスの回収も可能としているが、この絶縁ガス液化置
換回収装置においては、例えば空気等の不凝縮性ガスと
ＳＦ₆ガス等の凝縮性ガスからなる混合ガスを冷却して
も、冷却温度状態下では蒸気圧分の凝縮性ガスがそのま
ま不凝縮性ガス中に混在したままとなり、これを排気ガ
スとして大気中に排出すると、凝縮性ガスも大気中に排
出されることになり、経済的にも、環境的にも問題であ
った。

【００１０】この時、処理する絶縁ガスが純粋な凝縮性
ガスのみであれば、上述の処理により大気中に排出して
も、凝縮性ガスは不凝縮性ガス中に微量しか混入しない
ので、その絶対量が少なく、まだ問題は軽微であるが、
絶縁ガスが始めから混合ガスである場合のように、混合
ガス中に占める不凝縮性ガスの比率が、混合ガス中に占
める凝縮性ガスの比率よりも大きい混合ガスを処理する
際には、凝縮性ガスの大気放出量も大きくなるため、こ
の問題は看過できないものとなる。

【００１１】また、大気中への排気を行うこと無く凝縮
性ガスを回収する、という観点から、特開平９−２８５
７１９号公報では、ガス絶縁機器の内部で発生したり、
ガス置換する過程で混入してくる微量の不凝縮性ガスを
吸着材に全て吸着させて、不凝縮性ガスを除去した凝縮
性ガスの回収を可能とするように構成した、ＳＦ₆ガス
の回収再生装置、並びに移動式回収再生装置、が提案さ
れている。

【００１２】この文献が開示する技術は、図１４に示す
ように、不凝縮性ガスを僅かに含むＳＦ₆ガスを、圧縮
機１４０１で圧縮してやり、第１空気吸着容器１４０２
を経て液化容器１４０４に導入するようにしたものであ
り、第１空気吸着容器１４０２の内部には合成ゼオライ
ト１４０３が充填されていて、これにＳＦ₆ガスに含ま
れる窒素ガスや酸素ガスなどの不凝縮性ガスを吸着させ
ることにより、不凝縮性ガスの除去を行い、純粋なＳＦ
₆を回収する、というものである。

【００１３】しかしながら、上述のような技術は、不凝
縮性ガスの絶対量が微量である場合には有効であるが、
混合ガスのように、混合ガス中に占める不凝縮性ガスの
比率がＳＦ₆ガスの比率より明らかに大きいようなもの
に対しては適用できない、という欠点がある。

【００１４】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであり、例えば電気絶縁ガスとして使用される窒素
ガスとＳＦ₆ガスからなる混合ガスからＳＦ₆ガスを回収
する、というように、凝縮性ガスと不凝縮性ガスからな
る混合ガスから、凝縮性ガスを回収可能とする回収方法
を提供するものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
め、本発明の請求項１に記載の混合ガスから凝縮性ガス
を回収する回収方法は、少なくとも、凝縮性ガスと不凝
縮性ガスからなる混合ガスを圧縮する圧縮機と、不凝縮
性ガスを吸着する吸着材を充填し、かつ冷却手段を備え
た混合ガス分離器と、真空排気装置と、を備えた凝縮性
ガス回収装置を用いた、混合ガスから凝縮性ガスを回収
する回収方法であって、少なくとも、前記圧縮機で高圧
化された前記混合ガスを前記混合ガス分離器に導入する
第１工程と、高圧状態で前記混合ガス中の不凝縮性ガス
を前記吸着材に吸着させつつ、前記冷却手段で前記混合
ガス分離器を冷却することにより前記凝縮性ガスを液化
して回収する第２工程と、前記真空排気装置で前記混合
ガス分離器の内気を排気した低圧状態で、不凝縮性ガス
を吸着した前記吸着材から不凝縮性ガスを脱気する第３
工程と、を有してなることを特徴とする。

【００１６】また、請求項２に記載の混合ガスから凝縮
性ガスを回収する回収方法は、少なくとも、凝縮性ガス
と不凝縮性ガスからなる混合ガスを圧縮する圧縮機と、
不凝縮性ガスを吸着する吸着材を充填し、かつ冷却手段
及び加熱手段を備えた混合ガス分離器と、真空排気装置
と、を備えた凝縮性ガス回収装置を用いた、混合ガスか
ら凝縮性ガスを回収する回収方法であって、少なくと
も、前記圧縮機で高圧化された前記混合ガスを前記混合
ガス分離器に導入する第１工程と、高圧状態で前記混合
ガス中の不凝縮性ガスを前記吸着材に吸着させつつ、前
記冷却手段で前記混合ガス分離器を冷却することにより
前記凝縮性ガスを液化して回収する第２工程と、前記真
空排気装置で前記混合ガス分離器の内気を排気した低圧
状態で、不凝縮性ガスを吸着した前記吸着材を前記加熱
手段で加熱することにより、前記吸着材から不凝縮性ガ
スを脱気する第３工程と、を有してなることを特徴とす
る。

【００１７】ここで、請求項３に記載の混合ガスから凝
縮性ガスを回収する回収方法のように、請求項１または
請求項２に記載の混合ガスから凝縮性ガスを回収する回
収方法において、前記混合ガス分離器を１対設けた前記
凝縮性ガス回収装置を用い、一方の前記混合ガス分離器
が前記第２工程を実施している時に、他方の前記混合ガ
ス分離器が前記第３工程を実施することは、好ましい実
施の形態である。

【００１８】また、請求項４に記載の混合ガスから凝縮
性ガスを回収する回収方法のように、請求項１ないし請
求項３の何れか１項に記載の混合ガスから凝縮性ガスを
回収する回収方法において、前記冷却手段を前記吸着材
中に埋設した、前記凝縮性ガス回収装置を用いること、
請求項５に記載の混合ガスから凝縮性ガスを回収する回
収方法のように、請求項１ないし請求項３のいずれか１
項に記載の混合ガスから凝縮性ガスを回収する回収方法
において、前記吸着材を前記混合ガス分離器内部の上部
に配し、前記冷却手段を前記混合ガス分離器内部の前記
吸着材の下方に配すると共に、前記吸着材中にも配し
た、前記凝縮性ガス回収装置を用いること、さらに請求
項６に記載の混合ガスから凝縮性ガスを回収する回収方
法のように、請求項１ないし請求項３の何れか１項に記
載の混合ガスから凝縮性ガスを回収する回収方法におい
て、前記吸着材を前記混合ガス分離器内部の上部に配
し、前記冷却手段を前記混合ガス分離器内部の前記吸着
材の下方に配した、前記凝縮性ガス回収装置を用いるこ
と、もまた好ましい実施の形態である。

【００１９】請求項７に記載の混合ガスから凝縮性ガス
を回収する回収方法は、請求項１ないし請求項６の何れ
か１項に記載の混合ガスから凝縮性ガスを回収する方法
において、容器形状を両端が閉じた円筒形とした前記混
合ガス分離器を、その長軸が略水平となるように配置し
た、前記凝縮性ガス回収装置を用いることを特徴とす
る。

【００２０】また請求項８に記載の混合ガスから凝縮性
ガスを回収する回収方法のように、請求項６に記載の混
合ガスから凝縮性ガスを回収する方法において、容器形
状を両端が閉じた円筒形とした前記混合ガス分離器を、
その長軸が略水平となるように配置し、前記吸着材と前
記冷却手段に亘る伝熱体を前記混合ガス分離器の軸方向
に１つ又は複数個配した、前記凝縮性ガス回収装置を用
いること、は好ましい実施の形態である。

【００２１】請求項９に記載の混合ガスから凝縮性ガス
を回収する回収方法のように、請求項１から請求項８の
何れか１項に記載の混合ガスから凝縮性ガスを回収する
回収方法において、前記凝縮性ガスを、６弗化硫黄（Ｓ
Ｆ₆）ガス、フロンガス、又は炭化水素ガスのいずれ
か、とすること、また請求項１０に記載の混合ガスから
凝縮性ガスを回収する回収方法のように、請求項１から
請求項９の何れか１項に記載の混合ガスから凝縮性ガス
を回収する回収方法において、前記不凝縮性ガスを、窒
素ガス、又は空気のいずれか、とすること、さらに請求
項１１に記載の混合ガスから凝縮性ガスを回収する回収
方法のように、請求項１から請求項１０の何れか１項に
記載の混合ガスから凝縮性ガスを回収する回収方法にお
いて、前記吸着材を、カルシウムを含むアルミノ珪酸塩
とすること、も好ましい実施の形態である。

【００２２】また請求項１２に記載の混合ガスから凝縮
性ガスを回収する回収方法は、請求項１から請求項８の
いずれか１項に記載の混合ガスから凝縮性ガスを回収す
る回収方法において、前記凝縮性ガスを電気機器用凝縮
性ガスとしたことを特徴とする。

【００２３】

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。尚、ここで示す実施の
形態はあくまでも一例であって、必ずしもこの実施の形
態に限定されるものではない。また以下の説明におい
て、凝縮性ガスとは、例えばＳＦ₆ガスやフロンガス、
又はプロパンガスのような炭化水素ガス、等のように、
汎用冷凍機の温度範囲、即ち３０℃から−３０℃の範囲
において、圧力を３０気圧程度とした時に凝縮液化する
ガスを言い、不凝縮性ガスとは、例えば窒素ガスや空気
等のように、上記の条件下で凝縮しないガスを言う。そ
して以下の説明においては、凝縮性ガスをＳＦ₆ガス、
不凝縮性ガスを窒素ガス、とするが、本発明はこれらの
ガス、及びこれらのガスからなる混合ガスに限定されて
利用されるものではないことを、予め断っておく。

【００２５】実施の形態１．第１の実施の形態では、圧
縮機と、吸着材を充填し、かつ冷却手段を備えた混合ガ
ス分離器と、真空排気装置と、を備えた凝縮性ガス回収
装置を用いた、凝縮性ガスと不凝縮性ガスからなる混合
ガス（以下「混合ガス」とする。）から凝縮性ガスを回
収する回収方法について述べるが、これに先立ち、まず
この回収方法に用いる凝縮性ガス回収装置について、図
面を参照しつつ説明をする。

【００２６】図１は本発明に係る混合ガスから凝縮性ガ
スを回収する回収方法に用いる凝縮性ガス回収装置１０
０の全体構成図であり、図２は凝縮性ガス回収装置１０
０を構成する混合ガス分離器２００の概略構成図を示し
たものである。また図３は混合ガス分離器２００の長軸
方向の概略断面図、図４は図３中Ａ−Ａ線による概略断
面図である。

【００２７】図１に示す凝縮性ガス回収装置１００は、
ガス絶縁装置１０１と、アキュムレータ１０２と、ガス
圧縮機１０３と、１次冷却器１０４と、切換弁１０５、
１０６、１１４と、弁１０９、１１０と、液溜１０７
と、分岐管１０８ａ、１０８ｂと、配管１１１と、ガス
濃度計１１３と、を備えている。

【００２８】また、図２に示す混合ガス分離器２００
は、圧力タンク２０１と、吸着層２０２と、コイル２０
３と、ガス冷却器２０４と、配管２０５、２０６を備え
ている。また図中２０７は真空排気装置である。尚、コ
イル２０３について、これを省略して混合ガス分離器２
００の構造を簡略化することが考えられるが、後述する
理由により、このコイル２０３については予め設けてあ
ることが望ましい。

【００２９】そしてこの混合ガス分離器２００の形状
は、本実施の形態においては、図３及び図４に示すよう
に両端が閉じた円筒形状としてある。この形状について
は、必ずしもこれに限定されるものではないが、後述の
ように、凝縮性ガスの液化、回収を行いやすくし、かつ
内部に導入される混合ガスの高い圧力に耐えるために
は、このような形状としてあることが望ましい。

【００３０】この凝縮性ガス回収装置１００の構成につ
いて、図面を参照しつつ説明する。ガス絶縁装置１０１
はガス絶縁開閉装置などのように電気プラントに用いら
れる装置であり、その内部には、図示しないが所望の目
的に応じた電気設備が設けられていると共に、混合ガス
が充填されており、この電気設備は、この混合ガスによ
り、電気的絶縁状態を保持した状態で運転されている。

【００３１】ガス絶縁装置１０１はアキュムレータ１０
２を介してガス圧縮機１０３に接続される。ガス圧縮機
１０３の吐出側は１次冷却器１０４に接続しており、次
いで切換弁１０５を介して、一対の混合ガス分離器２０
０ａ及び２００ｂからなる混合ガス分離器２００側に接
続されている。

【００３２】混合ガス分離器２００の底部からは配管２
０６が延伸しており、これら配管は切換弁１０６にて合
流して、液溜１０７に接続している。また、配管２０６
からは分岐管１０８が分岐していて、分岐管１０８は弁
１０９又は弁１１０に連結している。

【００３３】弁１０９及び同１１０は配管１１１を介し
てガス圧縮機１０３の吸い込み側に配置されているアキ
ュムレータ１０２に連結されている。また図４、５に示
すように、吸着層２０２は混合ガス分離器２００の圧力
タンク２０１内部の上部に扇形状に配置され、ガス冷却
器２０４は、吸着層２０２の下方に扇形状に配置されて
いる。そしてガス冷却器２０４は、例えば冷媒を流す伝
熱管２０９と熱交換面を大きく出来るようにするため
に、扇形状の伝熱フィン２１０を熱的に連結して構成し
ている。この伝熱フィン２１０も必ずしも必要ではない
が、冷却効率を上げるために予め設けてあることが望ま
しい。

【００３４】吸着層２０２には、例えば日本機械学会誌
１９９８．１ Ｖｏｌ．１０１ Ｎｏ．９５０ ｐ３７
に記載されているような、ゼオライトなどの窒素ガスを
選択的に吸着する吸着材が充填されている。即ち、この
吸着材としては、下記の化学式で表されるアルミノ珪酸
塩が挙げられる。

【化１】 中でも、窒素ガスの選択的吸着特性が向上するゼオライ
トが得られることより、上記化学式においてＭをカルシ
ウム元素とすることが好ましい。

【００３５】また、この吸着材は、ここでは窒素ガスを
選択的に吸着するものを利用しているが、これは当然な
がら、混合ガスを構成する不凝縮性ガスに応じたものを
適宜利用すればよい。

【００３６】また、ここでは混合ガス分離器２００を１
対設けてあるが、必ずしもこの数に限定されるものでは
なく、例えばこれを１個とすることや、３個以上とする
ことも考えられる。

【００３７】次に、以上のような構成を有する、凝縮性
ガス回収装置１００を用いて混合ガスからＳＦ₆ガスを
回収するのであるが、この回収方法には、以下の３つの
工程が含まれている。即ち、高圧化した混合ガスを凝縮
性ガス回収装置１００の混合ガス分離器２００に導入す
る第１工程と、高圧状態で、混合ガス中の窒素ガスを吸
着材に吸着させつつ、冷却手段で混合ガス分離器２００
を冷却することによりＳＦ₆ガスを液化して回収する第
２工程と、真空排気装置２０７で混合ガス分離器２００
内の内気を排気した低圧状態で、窒素ガスを吸着した吸
着材から窒素ガスを脱気する第３工程、の３つの工程で
ある。

【００３８】そこで、以下、この凝縮性ガス回収装置１
００を用いた、混合ガスからＳＦ₆ガスを回収する回収
方法について説明する。

【００３９】ガス絶縁装置１０１内部に充填されている
混合ガスは、まずアキュムレータ１０２を介してガス圧
縮機１０３によって吸引、圧縮されて高圧ガスとなる。
高圧ガスとなった混合ガスは、次に１次冷却器１０４に
送出されて冷却される。さらに冷却された高圧ガスは切
換弁１０５を操作して、一対の混合ガス分離器２００
ａ、２００ｂのうちいずれか一方に送り込まれるものと
する。ここでは、冷却された高圧ガスを、混合ガス分離
器２００ａに送り込むものとする。

【００４０】以上の第１工程に続いて、以下に説明する
第２工程が行われる。混合ガス分離器２００ａに送り込
まれた、高圧状態の混合ガス中の窒素ガスは選択的に吸
着層２０２に吸着される。この時、混合ガス分離器２０
０ａ内では、窒素ガスが吸着層２０２に吸着されて混合
ガスから取り除かれることにより、混合ガス中のＳＦ₆
ガスの濃度は増大する。

【００４１】高濃度になったＳＦ₆ガスは、ＳＦ₆ガスの
比重が窒素ガスの比重に比べて大きいので、図５中の矢
印Ａで示すように、その自重によって圧力タンク２０１
の底部に沈降し始めるが、その過程において、高濃度に
なったＳＦ₆ガスは吸着層２０２の下方に配置されたガ
ス冷却器２０４を通過する。

【００４２】そしてガス冷却器２０４には、図３に示す
ように例えば冷凍機２０８等のデバイスが接続されてい
て、これより供給される冷媒によって、通過するＳＦ₆
ガスの冷却を行うように構成されている。このためガス
冷却器２０４に触れたＳＦ₆ガスは、冷却され、潜熱を
奪われて液化し、圧力タンク２０１の底部に液体として
溜まる。そして液化したＳＦ₆は、圧力タンク２０１の
底部に設けられた配管２０６に流入し、切換弁１０６を
介して逐次液溜１０７に蓄積される。

【００４３】この高温、高圧のＳＦ₆ガスが冷却、液化
する現象について、図６に示すＳＦ₆の飽和蒸気圧に関
するグラフを参照しつつ簡単に説明する。例えば温度が
３０℃で、圧力が３０ａｔｍ．ａｂｓ．である状態のＳ
Ｆ₆ガスを、圧力を保ったままで温度を下げると、ＳＦ₆
の飽和蒸気圧も図示するように低くなる。しかし、圧力
については高圧が保たれているので、ＳＦ₆ガスの蒸気
圧が飽和蒸気圧となるように、必要量を液化するのであ
る。

【００４４】また混合ガス中にこの段階で残存している
窒素ガスは、図５中の矢印Ｂで示すように、比重が小さ
いので浮力が働いて吸着層とガス冷却器との間でガスの
自然循環が生じ、自動的に圧力タンク内の吸着層に移動
し、吸着材に吸着される。

【００４５】尚、図３及び図４に示すように、本実施の
形態では、ガスの循環移動経路を短くし、ひいては循環
速度を速く、効率的に行うために、その形状を両端の閉
じた円筒形状とし、また吸着層２０２は混合ガス分離器
２００ａの横断面のなかでその上部に扇形状に配置さ
れ、ガス冷却器２０４は吸着層２０２の下方に配置して
いるのである。また混合ガス分離器２００の形状を両端
の閉じた円筒形状とすることで、内部に導入される混合
ガスの高い圧力にも耐えられるのである。

【００４６】また、混合ガス分離器２００は、その長軸
方向を水平に配置してあるが、液化した凝縮性ガスを配
管２０６より排出しやすくするため、長軸方向に数度程
度、僅かに傾けた状態で配置してあってもよい。

【００４７】また、ガス冷却器に扇形状の伝熱フィンに
冷媒を流す伝熱管を熱的に連結して大きな熱交換面を構
成しているのは、ガス冷却器２０４の混合ガスに接する
部分が、自然対流的なガス循環のために伝達熱量が低く
なってしまうことを防ぐためである。

【００４８】以上の第２工程の内容で混合ガスからＳＦ
₆ガスを液化して回収している。しかし、第２工程を繰
り返し実行していると、やがて吸着層２０２の窒素ガス
吸着能力が飽和してしまう。そこで、このような状態に
なった時に、第３工程を実行するのである。

【００４９】この第３工程ではでは吸着層２０２の窒素
ガス吸着能力の回復を行うのであるが、具体的に説明す
ると、切換弁１０５、１０６、および弁１０９を操作し
て混合ガス分離器２００ａを密閉した上で、真空排気装
置２０７で混合ガス分離器２００ａの内気を排気して、
低圧状態とする。すると吸着層２０２から窒素ガスが脱
気され、混合ガス分離器２００ａの外部へと排出され
る。

【００５０】この現象を、図７を参照しつつ簡単に説明
すると、吸着材の有する窒素ガスの吸着量は圧力により
決まるものであり、例えば圧力を５００Ｐ／ｔｏｒｒと
した場合の吸着材１ｋｇ当たりの窒素ガス吸着量は１２
Ｎｌ／ｋｇであるが、この圧力を１００Ｐ／ｔｏｒｒに
まで下げると、吸着材１ｋｇ当たりの窒素ガス吸着量は
約３Ｎｌ／ｋｇにまで低下する。即ち、圧力を下げるだ
けで、吸着材の吸着可能な量以上の窒素ガスは、自動的
に吸着材から脱気されるのである。そして脱気作業を終
え、再び圧力を元の値に戻すと、再び吸着可能な量が増
加するので、再び吸着材の吸着能力が回復するのであ
る。

【００５１】このようにして吸着層２０２を再生する
と、この混合ガス分離器２００ａを再び第２工程に利用
できるようになる。

【００５２】ここで、先に説明したように、吸着層２０
２に、熱的に連結しているコイル２０３から熱媒体の供
給を行うことによって、窒素ガスの脱気を促進すること
も出来る。このために、コイル２０３が予め設けてある
ことが望ましいのである。

【００５３】この現象について、図８に示したグラフを
参照しながら説明すると、先の説明の通り、温度を一定
にしたままであって圧力のみを変化させることにより、
窒素ガスの脱気を行うことが可能であるが（図中Ａ−
Ｂ）、圧力は一定のままで吸着材を高温にすると、やは
り吸着材の吸着可能な窒素ガスの量は減少するので、や
はり窒素ガスの脱気が進む（図中Ａ−Ｃ）。そこで、コ
イル２０３を設けておいて吸着材を加熱可能としてお
き、そして吸着材を高温にすると同時に混合ガス分離器
２００を減圧すれば、一度により多くの窒素ガスが脱気
できるのである（図中Ａ−Ｄ）。

【００５４】また、本実施の形態に用いた凝縮性ガス回
収装置には、回収作業の効率を上げるために、先述の通
り混合ガス分離器２００を一対設けているのである。

【００５５】この点について具体的に説明すると、まず
混合ガス分離器２００ａを用いて第２工程を行うが、こ
の工程を繰り返し行うと、やがて吸着層２０２の吸着能
力が飽和状態となることは、先述の通りである。そして
吸着層２０２の吸着能力が飽和状態となると、やはり先
述の通り、第３工程に移行するが、この第３工程を行う
と、その間は混合ガス分離器２００ａではＳＦ₆ガスの
液化回収作業が一切出来ない状態となる。

【００５６】そこで、混合ガス分離器２００ａが第３工
程にある間、切換弁１０５を操作して、混合ガスを混合
ガス分離器２００ｂに導入して、この混合ガス分離器２
００ｂで第２工程を並行して実行するようにすれば、混
合ガス分離器２００ａが使用出来ない状態下であって
も、この凝縮性ガス回収装置１００では常にＳＦ₆ガス
が液化回収されていることになる。

【００５７】つまり、作業の連続性が確保できるので、
混合ガス分離器２００を１対設けてあることが望ましい
のである。

【００５８】このように、本発明の第１の実施の形態に
よるガス回収方法によれば、熱供給が出来る吸着層２０
２及びガス冷却器２０４などからなる混合ガス分離器２
００を一対備えた構成を有するガス回収装置を用いるこ
ととしたので、窒素ガスとＳＦ₆ガスの混合ガスを完全
に分離して、一方の吸着器において低温かつ高圧な環境
を作り出してＳＦ₆ガスを液化して回収するとともに、
他方の吸着器において、高温かつ低圧な環境を作り出し
て窒素ガスを脱気して大気中に排出するようにして、絶
縁ガスとして混合ガスを用いたガス絶縁装置の点検等に
際しても、ＳＦ₆ガスの排出量を規制以下に低減した状
態で、混合ガスを安全に処理することが出来る。

【００５９】なお、第２工程から第３工程に移行すると
き、混合ガス分離器２００ｄ内にＳＦ₆ガスが残存して
いる時は弁１０９を開いてアキュムレータ１０２に回収
し、ＳＦ₆ガス濃度が規定以下になった時、弁１０９を
閉じて第３工程に移行させる。この時ＳＦ₆ガス濃度は
ガス濃度計１１３で監視する。

【００６０】実施の形態２．先述した第１の実施の形態
において、混合ガスからＳＦ₆ガスを液化して回収する
回収方法と、この回収に用いる凝縮性ガス回収装置１０
０について説明したが、さらにＳＦ₆ガスを効率よく回
収するために、凝縮性ガス回収装置１００の混合ガス分
離器２００を別形状とすることが考えられる。そこで、
この第２の実施の形態では、別形状とした混合ガス分離
器２００について、図面を参照しつつ説明する。

【００６１】先述した第１の実施の形態における混合ガ
ス分離器２００の形状は図３、４に示した通りである
が、この混合ガス分離器２００による窒素ガスの吸着
は、吸着層２０２とガス冷却器２０４の間に生じる混合
ガスの自然循環を利用したものであることも先述の通り
である。

【００６２】即ち、上述の吸着層２０２とガス冷却器２
０４の間の混合ガスの自然循環は混合ガス成分の比重量
の差を利用したものである。その一方、一般的に気体は
温度が低い時は比重量が大きく、温度が高い時は比重量
が小さいものである。そこで図３、４に示した混合ガス
分離器２００の構造を見れば、吸着層２０２に吸着され
る窒素ガスが比較的高温であることより、吸着層２０２
がこの窒素ガスを吸着するにつれて吸着熱により吸着層
２０２はさらに高温状態となる。すると、吸着層２０２
周囲の雰囲気が高温であるために、さらに混合ガス分離
器２００に導入される高温、高圧の混合ガスは、吸着層
２０２周囲に上昇しにくくなり、混合ガス分離器２００
内の下方に溜まることになる。

【００６３】即ち、浮上させるべき窒素ガスが低温で、
降下させるべきＳＦ₆ガスが高温となってしまい、ひい
ては比重量差が小さくなって混合ガスの自然循環を起こ
す起動力が低減してしまい、ＳＦ₆ガスの回収効率が低
下してしまう。

【００６４】このような現象を防止するためには、混合
ガス分離器２００内の温度雰囲気を出来るだけ均一にす
ればよい。

【００６５】図９は上記欠点を解消することを目的とし
た、混合ガス分離器２００' の長軸方向の概略断面図、
図１０は図９中Ｂ−Ｂ線による概略断面図である。

【００６６】この混合ガス分離器２００' の特徴は、ガ
ス冷却器２０４から混合ガス分離器２００' の長軸方向
に一定間隔で上方の吸着層２０２に亘るように伝熱板２
１１を配置している。この伝熱板２１１の形状について
は色々なものが考えられるが、温度雰囲気を出来るだけ
均一にするためには、伝熱板２１１が吸着層２０２内部
に食い込むような形状とすることが望ましい。重要なこ
とは、ガス冷却器２０４と吸着層２０２を一定間隔で熱
的に連結することによって、混合ガス分離器２００' の
横断面視で、上下の温度を均一にして上下の温度差異を
なくし、比重量差の現象による混合ガスの自然循環を起
こす起動力の低減を防止している。

【００６７】この混合ガス分離器２００' のその他の部
材は、第１の実施の形態で述べたものと同様である。即
ち、圧力タンク２０１と、吸着層２０２と、ガス冷却器
２０４と、配管２０５、２０６と、真空排気装置２０７
と、を備えている。尚、ここではコイル２０３は省略し
ているが、この有無についても、第１の実施の形態で説
明した通りである。さらにこの混合ガス分離器２００'
の構造も、基本的には第１の実施の形態で説明した通り
であり、これに先述の伝熱板２１１が加わるのみであ
る。

【００６８】このように混合ガス分離器２００' を構成
することにより、より効率的に混合ガスの自然循環を起
動し、ひいてはより効率的にＳＦ₆ガスの回収を行うこ
とが可能となる。

【００６９】実施の形態３．先述の第２の実施の形態で
は、ガス冷却器２０４から混合ガス分離器２００'の長
軸方向に一定間隔で熱的に連結することによって混合ガ
ス分離器２００' の横断面視での上下温度を均一にして
温度差異をなくし、比重量差の現象により混合ガスの自
然循環を起動する起動力が低減することを防止した例を
示したものであるが、この第３の実施の形態では、図１
１に示すように、吸着層２０２に独立して混合ガス分離
器２００" の長軸方向に一定間隔で伝熱板２１２を配置
するとともに、第２伝熱管２０９ａを吸着層２０２の内
部に配置して、第２伝熱管２０９ａと伝熱板２１２とを
熱的に連結し、ガス冷却器２０４の伝熱管２０９と直列
若しくは並列で冷凍機２０８に連結することによって、
第２の実施の形態に比べ、より確実に、混合ガス分離器
２００" の横断面視での上下温度を均一にして温度差異
による比重量差の減少でガス循環の起動力が低減するこ
とを防止している。

【００７０】尚、この第３の実施の形態で示した混合ガ
ス分離器２００" を構成する基本的な部材、即ち、圧力
タンク２０１と、吸着層２０２と、ガス冷却器２０４
と、配管２０５、２０６と、真空排気装置２０７、及び
その構成については、やはり第１の実施の形態で示した
ものと同一である。コイル２０３の有無についても同様
である。

【００７１】その他、混合ガス分離器２００について、
例えば図１２に示すように、吸着層の下部で筒体の軸方
向に台形状、あるいは図示はしていないが矩形状、もし
くは楔状の冷却器を配置することも考えられる。また混
合ガス分離器２００の圧力タンク２０１の形状は、両端
の閉じた円筒形としてあるが、これ以外の形状であって
も別に構わない。但し、本発明に係る凝縮性ガスの回収
方法では、圧力タンク２０１内部は高圧になるため、円
筒形としてあることが好ましい。

【００７２】

【発明の効果】請求項１に記載した、少なくとも圧縮機
と、吸着材を充填し、かつ冷却手段を備えた混合ガス分
離機と、真空排気装置と、を備えた凝縮性ガス回収装置
を用いて行う混合ガスから凝縮性ガスを回収する方法に
よれば、混合ガスを構成する凝縮性ガスと不凝縮性ガス
の比重量差に着目して、高圧状態とした混合ガス中の不
凝縮性ガスを、高圧状態を保ったままで吸着材に吸着さ
せ、また同時に混合ガス中の凝縮性ガスを、高圧状態を
保ったままで冷却手段により冷却、液化して回収するの
で、確実に凝縮性ガスの回収が行えるだけでなく、処理
後の排気ガス中に凝縮性ガスが大量に混入することを簡
単に防止出来るのでよい。

【００７３】また請求項２に記載の混合ガスから凝縮性
ガスを回収する方法によれば、吸着材中に加熱手段を設
けているので、不凝縮性ガスを吸着して飽和状態になっ
た吸着材から不凝縮性ガスを脱気しやすくなるので、回
収作業の効率を向上することができるのでよい。

【００７４】そして請求項３に記載の混合ガスから凝縮
性ガスを回収する方法によれば、混合ガス分離機を１対
設けた凝縮性ガス回収装置を用いるので、常に凝縮性ガ
ス回収装置を稼動して回収作業をし続けることが可能と
なるので、回収作業の効率が向上して好ましい。

【００７５】請求項４から請求項６に記載の混合ガスか
ら凝縮性ガスを回収する方法によれば、いずれの場合で
あっても、吸着材の冷却が可能であり、そのため混合ガ
ス分離器内部の温度が均一となりやすく、混合ガス分離
器内部の混合ガスの自然循環を起動する起動力が常に確
保されるので、やはり回収作業の効率向上に寄与するの
で、好適である。

【００７６】

【図面の簡単な説明】

【図１】 凝縮性ガス回収装置の全体構成図である。

【図２】 窒素ガス吸着器の概略構成図である。

【図３】 窒素ガス吸着器の長軸方向の概略断面図であ
る。

【図４】 図３中Ａ−Ａ線による概略断面図である。

【図５】 窒素ガス吸着器中の凝縮性ガス及び不凝縮性
ガスの動きを示す図である。

【図６】 ＳＦ₆の飽和蒸気圧曲線に関するグラフであ
る。

【図７】 吸着剤の吸着量と圧力との関係を示すグラフ
である。

【図８】 加熱再生と圧力再生の比較に関するグラフで
ある。

【図９】 第２の実施の形態による窒素ガス吸着器の長
軸方向の概略断面図である。

【図１０】 図９中Ｂ−Ｂ線による概略断面図である。

【図１１】 第３の実施の形態による窒素ガス吸着器の
長軸方向の概略断面図である。

【図１２】 その他の例である窒素ガス吸着器の短軸方
向の概略断面図である。

【図１３】 従来のガス置換回収装置の全体構成図であ
る。

【図１４】 別のガス回収装置の概略構成図である。

【符号の説明】

１００ 凝縮性ガス回収装置、１０１ ガス絶縁装置、
１０２ アキュムレータ、１０３ ガス圧縮機、１０４
１次冷却器、１０５ 切換弁、１０６ 切換弁、１０
７ 液溜、１０８ａ 分岐管、１０８ｂ 分岐管、１０
９ 弁、１１０ 弁、１１１ 配管、１１３ ガス濃度
計、２００ 混合ガス分離器、２０１ 圧力タンク、２
０２ 吸着層、２０３ コイル、２０４ ガス冷却器、
２０５ 配管、２０６ 配管、２０７ 真空排気装置、
２０８ 冷凍機、２０９ 伝熱管、２１０ 伝熱フィ
ン、２１１ 伝熱板、２１２ 伝熱板、２００ａ 混合
ガス分離器、２００ｂ 混合ガス分離器、２００' 混
合ガス分離器、２００" 混合ガス分離器、２０９ａ
第２伝熱管、１３０１ 絶縁ガス液化置換回収装置、１
３０２ 容器、１３０３ 上部口、１３０４ 下部口、
１３０５ 接続口、１３０６ 接続口、１３０７ ドラ
イヤ、１３０８ ガス圧縮機、１３０９ 油分離機、１
３１０ 空冷クーラ、１３１１ 冷却分離機、１３１２
排気管、１３１３ 気化器、１４０１ 圧縮機、１４
０２ 第１空気吸着容器、１４０３ 合成ゼオライト、
１４０４ 液化容器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 53/04

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも、 凝縮性ガスと不凝縮性ガスからなる混合ガスを圧縮する
   圧縮機と、 不凝縮性ガスを吸着する吸着材を充填し、かつ冷却手段
   を備えた混合ガス分離器と、 真空排気装置と、 を備えた凝縮性ガス回収装置を用いた、混合ガスから凝
   縮性ガスを回収する回収方法であって、 少なくとも、 前記圧縮機で高圧化された前記混合ガスを前記混合ガス
   分離器に導入する第１工程と、 高圧状態で前記混合ガス中の不凝縮性ガスを前記吸着材
   に吸着させつつ、前記冷却手段で前記混合ガス分離器を
   冷却することにより前記凝縮性ガスを液化して回収する
   第２工程と、 前記真空排気装置で前記混合ガス分離器の内気を排気し
   た低圧状態で、不凝縮性ガスを吸着した前記吸着材から
   不凝縮性ガスを脱気する第３工程と、 を有してなることを特徴とする、 混合ガスから凝縮性ガスを回収する回収方法。
2. 【請求項２】 少なくとも、 凝縮性ガスと不凝縮性ガスからなる混合ガスを圧縮する
   圧縮機と、 不凝縮性ガスを吸着する吸着材を充填し、かつ冷却手段
   及び加熱手段を備えた混合ガス分離器と、 真空排気装置と、 を備えた凝縮性ガス回収装置を用いた、混合ガスから凝
   縮性ガスを回収する回収方法であって、 少なくとも、 前記圧縮機で高圧化された前記混合ガスを前記混合ガス
   分離器に導入する第１工程と、 高圧状態で前記混合ガス中の不凝縮性ガスを前記吸着材
   に吸着させつつ、前記冷却手段で前記混合ガス分離器を
   冷却することにより前記凝縮性ガスを液化して回収する
   第２工程と、 前記真空排気装置で前記混合ガス分離器の内気を排気し
   た低圧状態で、不凝縮性ガスを吸着した前記吸着材を前
   記加熱手段で加熱することにより、前記吸着材から不凝
   縮性ガスを脱気する第３工程と、 を有してなることを特徴とする、 混合ガスから凝縮性ガスを回収する回収方法。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の混合ガ
   スから凝縮性ガスを回収する回収方法において、 前記混合ガス分離器を１対設けた前記凝縮性ガス回収装
   置を用い、 一方の前記混合ガス分離器が前記第２工程を実施してい
   る時に、他方の前記混合ガス分離器が前記第３工程を実
   施することを特徴とする、 混合ガスから凝縮性ガスを回収する回収方法。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３の何れか１項に
   記載の混合ガスから凝縮性ガスを回収する回収方法にお
   いて、 前記冷却手段を前記吸着材中に埋設した、前記凝縮性ガ
   ス回収装置を用いることを特徴とする、 混合ガスから凝縮性ガスを回収する回収方法。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項３のいずれか１項
   に記載の混合ガスから凝縮性ガスを回収する回収方法に
   おいて、 前記吸着材を前記混合ガス分離器内部の上部に配し、 前記冷却手段を前記混合ガス分離器内部の前記吸着材の
   下方に配すると共に、前記吸着材中にも配した、前記凝
   縮性ガス回収装置を用いることを特徴とする、 混合ガスから凝縮性ガスを回収する回収方法。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項３の何れか１項に
   記載の混合ガスから凝縮性ガスを回収する回収方法にお
   いて、 前記吸着材を前記混合ガス分離器内部の上部に配し、 前記冷却手段を前記混合ガス分離器内部の前記吸着材の
   下方に配した、前記凝縮性ガス回収装置を用いることを
   特徴とする、 混合ガスから凝縮性ガスを回収する回収方法。
7. 【請求項７】 請求項１ないし請求項６の何れか１項に
   記載の混合ガスから凝縮性ガスを回収する方法におい
   て、 容器形状を両端が閉じた円筒形とした前記混合ガス分離
   器を、その長軸が略水平となるように配置した、前記凝
   縮性ガス回収装置を用いることを特徴とする、 混合ガスから凝縮性ガスを回収する回収方法。
8. 【請求項８】 請求項６に記載の混合ガスから凝縮性ガ
   スを回収する方法において、 容器形状を両端が閉じた円筒形とした前記混合ガス分離
   器を、その長軸が略水平となるように配置し、前記吸着
   材と前記冷却手段に亘る伝熱体を前記混合ガス分離器の
   軸方向に１つ又は複数個配した、前記凝縮性ガス回収装
   置を用いることを特徴とする、 混合ガスから凝縮性ガスを回収する回収方法。
9. 【請求項９】 請求項１から請求項８の何れか１項に記
   載の混合ガスから凝縮性ガスを回収する回収方法におい
   て、 前記凝縮性ガスを、６弗化硫黄（ＳＦ₆）ガス、フロン
   ガス、又は炭化水素ガスのいずれかとした、 混合ガスから凝縮性ガスを回収する回収方法。
10. 【請求項１０】 請求項１から請求項９の何れか１項に
    記載の混合ガスから凝縮性ガスを回収する回収方法にお
    いて、 前記不凝縮性ガスを、窒素ガス、又は空気のいずれかと
    した、 混合ガスから凝縮性ガスを回収する回収方法。
11. 【請求項１１】 請求項１から請求項１０の何れか１項
    に記載の混合ガスから凝縮性ガスを回収する回収方法に
    おいて、 前記吸着材を、カルシウムを含むアルミノ珪酸塩とし
    た、 混合ガスから凝縮性ガスを回収する回収方法。
12. 【請求項１２】 請求項１から請求項８のいずれか１項
    に記載の混合ガスから凝縮性ガスを回収する回収方法に
    おいて、 前記凝縮性ガスを電気機器用凝縮性ガスとした、 混合ガスから凝縮性ガスを回収する回収方法。