KR20150065785A - 유기 불소 화합물을 포함한 유전성 절연 가스를 담은 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 절연 공간을 둘러싸는 하우징 및 상기 절연 공간에 배열된 전기 부품을 포함한다. 상기 절연 공간은 유기 불소 화합물 (A) 을 포함한 유전성 절연 가스를 담고 있다. 상기 장치는 상기 절연 가스와 접촉하도록 배열된 분자체를 더 포함한다. 상기 분자체는 상기 장치의 작동 중 생성된 상기 유기 불소 화합물 (A) 의 적어도 하나의 분해 생성물의 분자 크기보다 큰 평균 공극 크기를 갖는다. 상기 유기 불소 화합물 (A) 에 대한 상기 분자체의 흡착 능력이 상기 적어도 하나의 분해 생성물에 대해서보다 더 낮다. 본 발명에 따르면, 상기 장치는 상기 절연 가스와 접촉하도록 배열된 적어도 하나의 건조제를 추가로 포함한다.
Description
본 발명은, 독립항들의 전제부에 따라, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치뿐만 아니라 이러한 장치를 작동하기 위한 방법에 관한 것이다. 특히, 용어 "전기 에너지의 배전" 은 넓게 임의의 전압 레벨에서 전기 에너지의 송전 (transmission) 또는 배전을 포함할 수 있다.
종래에는 액체 또는 가스 상태의 유전성 절연 매질 (insulation medium) 이, 예를 들어, 개폐기들, 가스 절연 서브스테이션들 (GIS), 가스 절연선들 (GIL), 또는 트랜스포머들과 같은 매우 다양한 장치들에서 전기 부품의 절연을 위해 적용된다.
중전압 또는 고전압 금속-캡슐화 개폐기들에서, 예를 들어, 전기 부품은 절연 공간을 규정하는 기밀 하우징에 배열되고, 상기 절연 공간은 절연 가스를 포함하고 전류를 통과시키지 않으면서 하우징을 전기 부품으로부터 분리한다. 고전압 개폐기에서 전류를 차단하기 위해, 절연 가스는 아크 소멸 가스로서 또한 기능한다.
최근에, 절연 가스에서 유기 불소 화합물들의 사용이 제안되었다. 구체적으로, WO-A-2010/142346 은 4 ~ 12 개의 탄소 원자들을 가지는 플루오로케톤을 포함하는 유전성 절연 매질을 개시한다. 하이드로플루오로모노에테르를 포함하는 유전성 절연 매질은 WO-A-2012/080222 에 개시된다.
두 화합물 군들은 높은 아크 소멸 능력뿐만 아니라 높은 절연 능력, 특히 높은 절연 내력을 가지는 것으로 보였다. 동시에, 이들은 매우 낮은 지구 온난화 지수 (GWP) 와 매우 낮은 독성을 가지고 있다. 이 특징들의 조합은, 통상적으로 유전성 절연 매질로서 사용되어 왔지만 높은 GWP 를 가지는 것으로 알려진 SF6 (육불화황) 의 치환기로서 상기 유기 불소 화합물들이 매우 적합하도록 한다.
FR 2 965 120 은, 유전성 절연 가스를 포함하고 부분적으로 액체이고 부분적으로 가스인 플루오로케톤을 담고 있고 아크로 플루오로케톤의 이온화 후 형성되는 분자종들을 흡수하기 위한 수단을 포함하는 회로 차단기를 개시한다.
하지만, 특히 예컨대, 절연 공간에서 높은 온도 상승을 수반하는 스위칭 작동 중, 유기 불소 화합물들은 분해될 수 있다. 분해 생성물들의 형성은 또한 부분 방전에 기인한 것일 수 있고 절연 공간에서 함수량이 높을 때 특히 발생할 수 있다. 결과적으로 생긴 분해 생성물들은, SF6 의 일부 분해 생성물들에 대해 가능하기 때문에 쉽게 재결합하지 않는다. 이것은, 유기 불소 화합물의 한 가지 분해 생성물이 부식성이 높고 극도의 독성이 있는 플루오르화 수소 (HF) 이기 때문에 특히 관련성이 있다.
장치의 안전한 작동을 제공하기 위해서, 유기 불소 화합물의 분해 생성물들은 따라서 쉽게 절연 공간으로부터 제거되어야 할 것이다.
분해 생성물들의 제거는, 분해 생성물이 흡착하여 영구 결합하는 흡착제에 의해, 이론적으로 달성될 수 있다.
하지만, 특히 플루오로케톤과 같은 높은 극성의 유기 불소 화합물을 사용할 때, 흡착제의 존재는 유기 불소 화합물 양의 감소를 이끌어서 절연 가스의 절연 및 아크 소멸 성능 저하를 이끌 수도 있다.
이런 단점들을 고려하여, 따라서, 본 발명의 과제는 유기 불소 화합물을 포함하는 유전성 절연 가스를 사용하는 장치를 제공하는 것으로, 상기 장치는 절연 가스의 절연 및 아크 소멸 성능에 부정적으로 방해하지 않으면서 장치의 절연 공간에 본질적으로 유해한 분해 생성물들 없이 유지되도록 허용한다. 이 과제는 독립항들의 주제에 의해 해결된다. 바람직한 실시형태들은 종속항들에 제공된다.
청구항 1 에 따르면, 본 발명은 전기 에너지의 생성, 배전 또는 사용을 위한 장치에 관한 것이다. 장치는 절연 공간을 둘러싸는 하우징 및 절연 공간에 배열되는 전기 부품을 포함한다. 절연 공간은 유기 불소 화합물 (A) 을 포함하는 유전성 절연 가스를 담고 있다. 장치는 절연 가스와 접촉하도록 배열된 분자체를 추가로 포함한다.
본 발명에 따르면, 분자체는 장치의 작동 중 생성된 유기 불소 화합물 (A) 의 적어도 하나의 분해 생성물의 분자 크기보다 큰 평균 공극 크기 (y) 를 가지고, 유기 불소 화합물 (A) 에 대한 분자체의 흡착 능력 및/또는 흡수 능력이 적어도 하나의 분해 생성물에 대해서보다 더 낮다.
따라서, 본 발명은, 유기 불소 화합물 (A) 을 미흡착 및/또는 미흡수된 채로 두어서 절연 가스의 절연 및 아크 소멸 능력이 적어도 거의 영향을 받지 않거나 적어도 거의 부정적인 영향을 받지 않도록 하면서, 절연 공간으로부터 분해 생성물(들)의 선택적 제거를 허용한다.
용어 "흡착 능력" 은 물리흡착 및/또는 화학흡착과 같은 임의의 흡착 프로세스들을 포함할 것이다. 물리흡착은, 특히, 유전성 매질의 분자들의 크기와 분자체의 공극 크기간 관계에 의해 결정되거나 영향을 받을 수 있다. 화학흡착은, 특히, 유전성 매질의 분자들과 분자체 사이 화학적, 전형적으로 역전 (reversal) 상호작용에 의해 결정되거나 영향을 받을 수 있다.
본 발명의 문맥에서 사용되는 용어 "하우징" 은 임의의 적어도 거의 폐쇄된 시스템으로서 넓게 이해되어야 한다. 특히, 용어는 서로 상호연결된 복수의 챔버들을 포함한다. 보다 특히, "하우징" 은 챔버를 포함하고, 챔버 내부에 전기 부품이 들어있고 챔버는 재순환 시스템과 상호연결될 수 있고 이 재순환 시스템을 통하여 유전성 절연 가스가 제거되고, 프로세싱 (예컨대 세정) 되어 챔버로 재도입된다. "하우징" 은, 내부에 전기 부품이 들어있고 챔버로 도입하기 전 유전성 절연 가스를 전처리하기 위한 전처리 챔버와 상호연결될 수 있는 챔버를 추가로 포함한다.
또한, 용어 "절연 가스와 접촉하도록 배열된" 은 넓게 이해되어야 하고 절연 가스와 분자체가 영구 접촉하는 실시형태들뿐만 아니라 단지 일시 접촉만 하는 실시형태들 모두 포함한다.
용어 "분해 생성물들" 은 이들이 생성되는 유기 불소 화합물 (A) 보다 더 적은 원자들을 포함하여서 대부분의 경우에 또한 유기 불소 화합물 (A) 의 분자 크기보다 실질적으로 더 작은 분자 크기를 가지는 화합물들에 관한 것이다.
실시형태에 따르면, 유기 불소 화합물 (A) 은 적어도 하나의 분해 생성물보다 분자체에 대해 더 낮은 흡착 에너지 (즉, 물리적 또는 화학적 결합 에너지) 및/또는 흡수 (즉, 화학적 결합 에너지) 를 갖는다. 따라서, 흡착 및/또는 흡수된 화합물과 분자체 사이에 작용하는 힘들 (특히 런던 분산력, 쌍극자-유도 쌍극자, 쌍극자-쌍극자 및 사중극자 상호작용들과 같은 반 데르 발스 힘뿐만 아니라 공유 결합력) 은 적어도 하나의 분해 생성물에 대해서보다 유기 불소 화합물 (A) 에 대해서 더 약하다.
부가적으로 또는 대안적으로, 또한 분자체의 공극 크기는, 분해 생성물에 대해서보다 유기 불소 화합물 (A) 에 대해서 그것의 흡착 능력 및/또는 흡수 능력이 더 낮도록 선택될 수 있다. 보다 특히, 공극 크기는 충분히 작게 선택되어서 유기 불소 화합물 (A) 을 공극들 밖에 유지하여서 공극 표면에 대한 흡착 및/또는 흡수를 방지한다.
이 점에서, 실시형태들에서 분자체는 15 Å 미만, 바람직하게 13 Å 미만, 보다 바람직하게 11 Å 미만, 보다 바람직하게 9 Å 이하, 바람직하게 7 Å 미만, 보다 바람직하게 6 Å 미만, 가장 바람직하게 약 5 Å 의 평균 공극 크기 (y) 를 가지는 것을 발견하였다. 구체적으로, 5 개 이상의 탄소 원자들을 가지는 플루오로케톤은 9 Å 미만 크기의 공극으로 들어가지 못하여서 이러한 공극 표면에 흡착되지 않고 그리고/또는 이러한 공극 표면에 의해 흡수되지 않는다.
본 발명의 다른 실시형태들에 따르면, 분자체는 유기 불소 화합물 (A) 로 적어도 일시적으로 충전되는데, 분자체에서 유기 불소 화합물 (A) 의 함량이 장치의 작동 조건들에서 평형 상태에서 유전성 절연 가스에서 함량보다 높은 것을 의미한다. 이 실시형태에서, 유기 불소 화합물 (A) 은 분자체의 공극들로 들어가지 못하는 것이 아니라, 오히려 특히 유기 불소 화합물 (A) 의 분압이 장치의 작동 중 존재하는 유전성 절연 가스에서보다 높은 가스에 분자체를 노출함으로써, 분자체로 이동하게 된다. 장치의 작동 중, 분자체를 충전하는 유기 불소 화합물 (A) 은, 분자체에 흡착하고 그리고/또는 분자체에 의해 흡수되는 적어도 하나의 분해 생성물에 의해 적어도 부분적으로 대체된다. 따라서, 이 실시형태에 따른 분자체는 분해 생성물을 위한 "싱크" 로서 뿐만 아니라 유기 불소 화합물 (A) 을 위한 "리저버" 로서 동시에 기능을 한다.
물뿐만 아니라 적어도 하나의 분해 생성물이 효율적으로 제거될 수 있도록 허용하는 실시형태들에서, 분자체는 적어도 2.7 Å, 바람직하게 적어도 2.8 Å, 보다 바람직하게 적어도 2.9 Å, 가장 바람직하게 적어도 3 Å 인 평균 공극 (y) 을 가지고 있다. 이 공극 크기는 분자체로 적어도 하나의 분해 생성물 및 물의 양호한 침투와 그리하여 공극 표면에서 양호한 흡착 및/또는 공극 표면에 의한 양호한 흡수를 달성하기에 충분한 것으로 발견되었다. 물의 제거는, 분해 생성물들의 감소된 형성 면에서 뿐만 아니라, 전기 장치의 고체 부품들, 특히 가동부들의 부식 방지 면에서 높은 관련성이 있다.
다른 실시형태들에서, 분자체는 제올라이트, 즉, 원하는 공극 크기를 달성하기 위해서 양이온 교환을 거친 미소공성, 알루미노 규산염 미네랄이다. 적합한 제올라이트로는 ZEOCHEM® 분자체 3A (3 Å의 공극 크기를 가짐), 4A (4 Å의 공극 크기를 가짐) 및 5A (5 Å 의 공극 크기를 가짐) 를 포함한다.
또다른 실시형태들에서, 적합한 제올라이트로는 예컨대 ZEOCHEM® 분자체 13X (약 9 Å 의 공극 크기를 가짐) 를 포함할 수 있다. 이것은, 특히 장치에 부가적으로 존재하는 적어도 하나의 건조제에 의해 물 수착에 반하여 분자체가 적어도 부분적으로 또는 심지어 완전히 보호될 때, 분해 생성물들에 대한 흡착 용량 및/또는 흡수 용량을 유지하면서 예컨대 C5-플루오로케톤에 대한 "리저버" 용량을 향상시킬 수 있다. 9 Å 이상, 특히 최대 15 Å 의 더 큰 공극 크기는, C5-플루오로케톤보다 더 큰 분자들이 유기 불소 화합물 (A) 에 포함될 때 또한 유용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 장치는 절연 가스와 접촉하도록 배열된 적어도 하나의 건조제를 추가로 포함한다. 이 건조제는 위에서 정의된 분자체와 상이하다.
특히, 적어도 하나의 건조제는 구체적으로 물을 흡착 (또는 흡수) 하는 것이다. 보다 바람직하게, 적어도 하나의 건조제는 분자체보다 더 높은 친수성을 가지는데, 그것은 분자체보다 물과 더 높은 결합 경향을 가지고 그리고/또는 적어도 하나의 건조제는 장치의 정상 작동 조건들 하에 물과 비가역적으로 결합하는 것을 의미한다. 다시 말해서, 건조제는 분자체보다 더 많이 흡습성이 있다. 따라서, 건조제는 물 또는 수분으로부터 분자체를 보호하는 역할을 한다.
건조제의 친수성 때문에, 물은 절연 공간으로부터 효율적으로 제거된다. 따라서, 분자체의 표면은 물 분자들에 의해 오버로드되지 않고, 오버로드는 특히 비교적 습한 절연 공간에서 적어도 하나의 분해 생성물을 제거하는 분자체의 성능을 방해할 수도 있고 분해 생성물이 비효율적으로 흡착 및/또는 흡수되도록 할 수도 있다.
실시형태들에서, 적어도 하나의 건조제는 분자체와 상이한 유형이고, 즉, 건조제 자체는 분자체가 아니다. 추가의 보다 구체적인 실시형태들에서, 건조제는 알루미늄, 산화 알루미늄, 활성 알루미나, 활성탄, 제올라이트, 및 그것의 조합물들로 구성된 군 중 어느 것도 아니다. 이 실시형태들은 본 발명의 임의의 양태에 적용할 수 있다.
실시형태들에서, 적어도 하나의 건조제는, 칼슘, 황산 칼슘, 특히 드리어라이트 (drierite), 탄산 칼슘, 수소화 칼슘, 염화 칼슘, 탄산 칼륨, 수산화 칼륨, 황화구리 (II), 산화 칼슘, 마그네슘, 산화 마그네슘, 황산 마그네슘, 과염소산 마그네슘, 나트륨, 황산 나트륨, 알루미늄, 수소화 알루미늄 리튬, 산화 알루미늄, 활성 알루미나, 몬트모릴로나이트, 오산화인, 실리카 겔 및 셀룰로오스 필터로 구성된 군에서 선택된다.
그리하여, 적어도 하나의 건조제가 칼슘, 황산 칼슘, 특히 드리어라이트, 탄산 칼슘, 수소화 칼슘, 염화 칼슘, 탄산 칼륨, 수산화 칼륨, 황화구리 (II), 산화 칼슘, 마그네슘, 산화 마그네슘, 황산 마그네슘, 과염소산 마그네슘, 나트륨, 황산 나트륨, 수소화 알루미늄 리튬, 몬트모릴로나이트, 오산화인, 실리카 겔 및 셀룰로오스 필터로 구성된 군에서 선택되는 것이 특히 바람직하다.
이들 중에서, 황산 칼슘, 황산 마그네슘 및 황산 나트륨이 특히 바람직하다.
본 발명은, 단 하나의 건조제가 장치에 포함되는 실시형태들뿐만 아니라 2 가지 이상의 건조제들 (즉, 2 가지 이상의 상이한 유형의 건조제들) 이 포함되는 실시형태들 양자를 포함한다.
실시형태에 따르면, 적어도 하나의 건조제 및/또는 분자체 (어느 쪽이든 존재하고, 특히 그것이 적용되어도 좋은 쪽) 는 작동 조건들에서 장치에 존재하는 평균 온도보다 낮은 온도를 가지는 장치의 구역에 포함된다. 이 실시형태에 의해, 표면 촉매작용으로 인해 건조제 및/또는 분자체에서 발생할 수도 있는 가스 분해 프로세스들은 크게 감속되거나 회피될 수 있다. 특히, 건조제 및/또는 분자체는, 냉각 수단, 보다 특히 외부 냉각 수단이 부여되는 구역에 포함될 수 있다.
이 점에서, 건조제 및/또는 분자체가 주위 온도보다 높은 40 K (켈빈) 미만, 보다 바람직하게 주위 온도보다 높은 20 K (켈빈) 미만의 온도를 가지는 장치의 구역에 포함되는 것이 또한 바람직하다.
본 발명의 양태에 따르면 그리고 바람직한 실시형태들에 따르면, 건조제 및/또는 분자체 (어느 쪽이든 존재하고, 특히 그것이 적용되어도 좋은 쪽) 는 분말 형태이다. 특히, 건조제 및/또는 분자체는 장치 내부에서 재료 상용성에 관한 잠재적 문제들을 회피하기 위해서 어떠한 바인더도 적어도 본질적으로 없고, 특히 없도록 설계된다. 특히, 바인더는 후에 유기 불소 화합물, 특히 C5-케톤 또는 C5-플루오로케톤 (C5FK) 과 원치않는 반응에 이용가능한 물을 캡처하기 위한 원치않는 흡착 부위들을 제공한다. C5FK 분자들의 파괴는 그 후 결국 절연 가스의 절연 내력을 저하시킬 수 있다. 따라서, 바인더 재료를 생략하는 것이 이로울 수 있다.
본 발명의 모든 양태들에서, 특히, 적어도 하나의 건조제 및/또는 분자체는 (어느 쪽이든 존재) 투과성 컨테이너에 포함되고, 그리고/또는 캐리어에 배열되어서, 건조제 및/또는 분자체 각각과 절연 가스간 집중 접촉을 허용하는 것이 또한 바람직하다.
실시형태들에서, 이 투과성 컨테이너 또는 캐리어는 예컨대 튜브, 롤, 직물, 라멜라 또는 허니콤의 형태를 가질 수 있다.
실시형태에 따르면, 적어도 하나의 건조제 및/또는 분자체는 적어도 하나의 투과성 컨테이너에 포함되고, 컨테이너의 커버는 적어도 물에 대해 투과성이고 보다 특히 물에 대해 선택적으로 투과성인 반투과성 막이다. 이 실시형태에서, 투과성 컨테이너는 예컨대 봉지 (sachet) 를 형성한다.
실시형태에 따르면, 2 개 이상의 투과성 컨테이너들, 구체적으로 봉지들은 서로 이격되게 프레임 또는 홀더에 배열된다. 투과성 컨테이너들 사이에 형성된 간극들로 인해, 따라서 그것의 자유롭게 노출된 표면 영역으로 인해, 컨테이너의 내부로 높은 가스 침투 및 따라서 절연 가스와 적어도 하나의 건조제 및/또는 분자체의 양호한 접촉이 달성될 수 있다.
특정한 실시형태에서, 투과성 컨테이너들은 직육면체 프레임에 배열되고, 보다 특히 서로 평행하게 배열된다. 투과성 컨테이너가 봉지라면, 그것은 전형적으로 직물에 의해 안을 댄다.
추가 실시형태들에 따르면, 투과성 컨테이너들, 구체적으로 봉지들은 가요성이 있고 동심 홀더에 동심으로 느슨하게 배열된다.
다른 실시형태들에 따르면, 유기 불소 화합물 (A) 은 플루오로에테르, 특히 하이드로플루오로모노에테르, 플루오로케톤 및 플루오로올레핀, 특히 하이드로플루오로올레핀, 및 그것의 혼합물들로 구성된 군에서 선택된다. 이 종류의 화합물들은 매우 높은 절연 능력, 특히 높은 절연 내력 (또는 절연 파괴 전계 강도; breakdown field strength), 및 동시에 낮은 GWP 와 낮은 독성을 가지는 것으로 발견되었다.
본 발명은, 유전성 절연 가스가 플루오로에테르, 특히 하이드로플루오로모노에테르, 플루오로케톤 및 플루오로올레핀, 특히 하이드로플루오로올레핀 중 어느 하나를 포함하는 실시형태들뿐만 아니라 유전성 절연 가스가 이 화합물들 중 적어도 2 개의 혼합물을 포함하는 실시형태들 양자를 포함한다.
본 발명의 문맥에서 사용되는 용어 "플루오로에테르" 는 퍼플루오로에테르, 즉, 완전히 플루오르화된 에테르, 및 하이드로플루오로에테르, 즉, 단지 부분적으로 플루오르화된 에테르 양자를 포함한다. 용어는 또한 포화 화합물뿐만 아니라 불포화 화합물, 즉, 이중 결합 및/또는 삼중 결합을 포함하는 화합물을 포함한다. 플루오로에테르의 산소 원자에 부착되는 적어도 부분적으로 플루오르화된 알킬 사슬들은, 상호 독립적으로, 선형 또는 분기형일 수 있다.
용어 "플루오로에테르" 는 비환상 에테르 및 환상 에테르 둘다 포함한다. 따라서, 산소 원자에 부착된 2 개의 알킬 사슬들은 선택적으로 고리를 형성할 수 있다. 특히, 용어는 플루오로옥시란을 포함한다. 특정 실시형태에서, 본 발명에 따른 유기 불소 화합물 (A) 은 퍼플루오로옥시란 또는 하이드로플루오로옥시란이고, 보다 구체적으로 3 ~ 15 개의 탄소 원자들을 포함하는 퍼플루오로옥시란 또는 하이드로플루오로옥시란이다.
다른 실시형태들에 따르면, 유전성 절연 가스는 적어도 3 개의 탄소 원자들을 함유한 하이드로플루오로모노에테르를 포함한다. 그것의 높은 절연 내력 이외에, 이 하이드로플루오로모노에테르는 140 ℃ 보다 높은 온도까지 화학적으로, 열적으로 안정적이다. 그것은 또한 무독성이거나 낮은 독성 레벨을 갖는다. 게다가, 그것은 비부식성이고 비폭발성이다.
본원에서 사용되는 용어 "하이드로플루오로모노에테르" 는 하나, 단 하나의 에테르기를 가지는 화합물을 지칭하고, 상기 에테르기는, 상호 독립적으로 선형 또는 분기형일 수 있고 선택적으로 고리를 형성할 수 있는 2 개의 알킬기들을 연결한다. 따라서, 화합물은 열 전달 유체들에서 2 개의 에테르기들, 즉, 하이드로플루오로디에테르를 함유한 화합물들의 사용에 관련되는 예컨대 US-B-7128133 에 개시된 화합물들과 분명히 다르다.
본원에서 사용되는 용어 "하이드로플루오로모노에테르" 는, 모노에테르가 부분적으로 수소화되고 부분적으로 플루오르화되는 것으로 또한 이해되어야 한다. 그것은 다른 구조의 하이드로플루오로모노에테르의 혼합물을 포함할 수도 있는 것으로 또한 이해되어야 한다. 용어 "구조적으로 다른" 은 넓게 하이드로플루오로모노에테르의 전체 식 또는 구조식에서 어떠한 차이도 포함할 것이다.
전술한 대로, 적어도 3 개의 탄소 원자들을 함유한 하이드로플루오로모노에테르는 비교적 높은 절연 내력을 가지는 것으로 발견되었다. 구체적으로, 본 발명에 따른 하이드로플루오로모노에테르의 절연 내력 대 SF6 의 절연 내력의 비는 약 0.4 보다 크다.
또한 언급한 대로, 하이드로플루오로모노에테르의 GWP 는 낮다. 바람직하게, GWP 는 100 년 동안 l,OOO 미만이고, 보다 구체적으로 100 년 동안 700 미만이다.
본원에 언급한 하이드로플루오로모노에테르는 비교적 낮은 대기 수명을 가지고 게다가 오존 파괴 촉매 사이클에서 역할을 하는 할로겐 원자들, 즉, Cl, Br 또는 I 가 없다. 그것의 ODP 는 영 (zero) 이고, 이것은 환경 관점에서 매우 유리하다.
적어도 3 개의 탄소 원자들을 함유하여서 -20 ℃ 초과의 비교적 높은 비점을 가지는 하이드로플루오로모노에테르를 선호하는 것은, 하이드로플루오로모노에테르의 보다 높은 비점이 일반적으로 보다 높은 절연 내력과 함께 한다는 발견을 기반으로 한다.
다른 실시형태들에 따르면, 하이드로플루오로모노에테르는 정확히 3 개 또는 4 개 또는 5 개 또는 6 개의 탄소 원자들, 특히 정확히 3 개 또는 4 개의 탄소 원자들, 가장 바람직하게 정확히 3 개의 탄소 원자들을 함유한다.
보다 특히, 하이드로플루오로모노에테르는, 따라서, 수소 원자들의 일부가 불소 원자에 의해 치환되는 하기 구조식들에 의해 정의된 화합물들로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물이다:
3 개 또는 4 개의 탄소 원자들을 함유한 하이드로플루오로모노에테르를 사용함으로써, 전형적인 작동 조건들 하에서 액화는 발생하지 않는다. 따라서, 장치의 작동 조건들에서 모든 성분이 가스 상태인 유전성 절연 매질이 달성될 수 있다.
화합물들의 가연성을 고려하면, 여기에서 간단히 "F-비율" 로 불리는, 하이드로플루오로모노에테르의, 불소 원자들의 개수 대 불소 및 수소 원자들의 전체 개수의 비는 적어도 5 : 8 인 것이 또한 유리하다. 이 정의 내에 속하는 화합물들은 일반적으로 비가연성이고 따라서 최고의 안전성 요건을 따르는 절연 매질을 유발하는 것으로 발견하였다. 따라서, 전기 절연체의 안전성 요건 및 그것의 제조 방법은 대응하는 하이드로플루오로모노에테르를 사용함으로써 쉽게 실현될 수 있다.
다른 실시형태들에 따르면, 여기에서 간단히 "F/C-비" 로 불리는, 불소 원자들의 개수 대 탄소 원자들의 개수의 비는 1.5:1 ~ 2:1 의 범위에 있다. 이러한 화합물들은 일반적으로 100 년 동안 l,OOO 미만의 GWP 를 가지고 따라서 매우 친환경적이다. 하이드로플루오로모노에테르는 100 년 동안 700 미만의 GWP 를 가지는 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 다른 실시형태들에 따르면, 하이드로플루오로모노에테르는 일반 구조 (0) 를 가지고,
CaHbFc-0-CdHeFf (0)
여기에서 a 와 d 는 독립적으로 1 ~ 3 의 정수이고 a + d = 3 또는 4 또는 5 또는 6 이고, 특히 3 또는 4 이고, b 와 c 는 독립적으로 0 ~ 11, 특히 0 ~ 7 의 정수이고, b + c = 2a + 1 이고, e 와 f 는 독립적으로 0 ~ 11, 특히 0 ~ 7 의 정수이고, e + f = 2d + 1 이고, 또한 b 와 e 중 적어도 하나는 1 이상이고 c 와 f 중 적어도 하나는 1 이상이다.
그리하여, 하이드로플루오로모노에테르의 일반 구조 또는 식 (0) 에서:
a 는 1 이고, b 와 c 는 독립적으로 0 ~ 3 의 범위에 있는 정수이고 b + c = 3, d = 2 이고, e 와 f 는 독립적으로 0 ~ 5 의 범위에 있는 정수이고 e + f = 5 이고, 또한 b 와 e 중 적어도 하나는 1 이상이고 c 와 f 중 적어도 하나는 1 이상인 것이 바람직한 실시형태이다.
보다 바람직한 실시형태에 따르면, 일반 구조 (0) 에서 c 와 f 중 정확히 하나는 0 이다. 에테르 연결부의 일측에 불소를 가지고 타측은 여전히 미치환된 대응하는 그루핑은 "분리 (segregation)" 로 불린다. 분리는 동일한 사슬 길이의 미분리 화합물들과 비교해 비점을 감소시키는 것으로 발견되었다. 따라서, 이 특징은 특히 흥미가 있는데, 왜냐하면 더 높은 절연 내력을 허용하는 더 긴 사슬 길이를 가지는 화합물들이 작동 조건 하에서 액화 위험 없이 사용될 수 있기 때문이다.
가장 바람직하게, 하이드로플루오로모노에테르는 펜타플루오로-에틸-메틸 에테르 (CH3-0-CF2CF3) 및 2,2,2-트리플루오로에틸-트리플루오로메틸 에테르 (CF3-0-CH2CF3) 로 구성된 군에서 선택된다.
펜타플루오로-에틸-메틸 에테르는 +5.25 ℃ 의 비점과 100 년 동안 697 의 GWP 를 가지고, F-비율은 0.625 이고, 2,2,2-트리플루오로에틸-트리플루오로메틸 에테르는 +11 ℃ 의 비점과 100 년 동안 487 의 GWP 를 가지고, F-비율은 0.75 이다. 이들은 둘 다 0 의 ODP 를 가지고 따라서 환경적으로 완전히 허용가능하다.
게다가, 펜타플루오로-에틸-메틸 에테르는 30 일 동안 175 ℃ 의 온도에서 열적으로 안정적이어서 장치에 주어진 작동 조건들에 대해 완전히 적합한 것으로 발견되었다. 보다 높은 분자량의 하이드로플루오로모노에테르의 열적 안정성 연구는, 완전히 수소화된 메틸기 또는 에틸기를 함유한 에테르가 부분적으로 수소화된 기들을 가지는 것과 비교해 더 낮은 열적 안정성을 가지는 것을 보여주었으므로, 2,2,2-트리플루오로에틸-트리플루오로메틸 에테르의 열적 안정성이 훨씬 더 높은 것으로 추정될 수 있다.
일반적으로 하이드로플루오로모노에테르, 및 펜타플루오로-에틸-메틸 에테르뿐만 아니라 특히 2,2,2-트리플루오로에틸-트리플루오로메틸 에테르는 낮은 인체 독성 위험을 보인다. 이것은 포유류 HFC (하이드로플루오로탄소) 테스트들의 이용가능한 결과들로부터 결론내릴 수 있다. 또한, 상업적 하이드로플루오로모노에테르에 대한 이용가능한 정보는 본원의 화합물들의 발암성, 돌연변이 유발성, 생식/발달 효과 및 다른 만성 효과에 대한 어떠한 증거도 제공하지 않는다. 보다 높은 분자량의 상업적 하이드로플루오로 에테르에 대해 이용가능한 데이터를 기반으로, 하이드로플루오로모노에테르, 특히 펜타플루오로-에틸-메틸 에테르뿐만 아니라 2,2,2-트리플루오로에틸-트리플루오로메틸 에테르가 10,000 ppm 보다 높은 치사 농도 LC 50 을 가져서, 이들을 독물학적 관점에서도 또한 적합하게 하는 것으로 결론내릴 수 있다.
언급한 하이드로플루오로모노에테르는 공기보다 높은 절연 내력을 가지고 있다. 특히, 펜타플루오로-에틸-메틸 에테르는 1 bar 에서 공기의 절연 내력보다 약 2.4 배 높은 절연 내력을 가지고 있다.
바람직하게 55 ℃ 미만, 보다 바람직하게 40 ℃ 미만, 특히 30 ℃ 미만인 그것의 비점을 고려하면, 언급한 하이드로플루오로모노에테르, 특히 펜타플루오로-에틸-메틸 에테르 및 2,2,2-트리플루오로에틸-트리플루오로메틸 에테르는, 각각, 작동 조건들에서 보통 가스 상태이다. 따라서, 장치의 작동 조건들에서 모든 성분이 가스 상태인 유전성 절연 매질이 달성될 수 있고, 이것은 유리하다.
전술한 하이드로플루오로모노에테르에 대안적으로 또는 부가적으로, 유전성 절연 가스는 4 ~ 12 개 탄소 원자들을 함유한 플루오로케톤을 포함한다.
본원에서 사용되는 용어 "플루오로케톤" 은 넓게 해석되어야 할 것이고 퍼플루오로케톤과 하이드로플루오로케톤 양자를 포함할 것이고, 또한 포화 화합물과 불포화 화합물, 즉, 이중 결합 및/또는 삼중 결합을 포함하는 화합물 양자를 포함할 것이다. 플루오로케톤의 적어도 부분적으로 플루오르화된 알킬 사슬은 선형 또는 분기형일 수 있다. 예시적 실시형태들에서, 플루오로케톤은 퍼플루오로케톤이다. 추가 예시적 실시형태에서, 플루오로케톤은 분기형 알킬 사슬, 특히 적어도 부분적으로 플루오르화된 알킬 사슬을 갖는다. 또다른 예시적 실시형태들에서, 플루오로케톤은 완전 포화 화합물이다.
6 개보다 많은 탄소 원자들을 가지는 보다 긴 사슬 길이를 가지는 플루오로케톤과 비교해, 5 개 또는 6 개의 탄소 원자들을 함유한 플루오로케톤은 비교적 낮은 비점의 장점을 가지고 있다. 따라서, 장치가 저온에서 사용될 때에도, 액화로 발생할 수도 있는 문제점들을 회피할 수 있다.
실시형태들에 따르면, 플루오로케톤은, 적어도 하나의 수소 원자가 불소 원자로 치환되는 하기 구조식에 의해 정의된 화합물들로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 화합물이다:
5 개 이상의 탄소 원자들을 함유한 플루오로케톤은, 그것이 일반적으로 인체 안전성에 대한 두드러진 차이와 일반적으로 무독성이기 때문에, 또한 유리하다. 이것은 독성이면서 매우 반응성이 높은 헥사플루오로아세톤 (또는 헥사플루오로프로판) 과 같은 4 개 미만의 탄소 원자들을 가지는 플루오로케톤과 대조적이다. 특히, 본원에서 간단히 플루오로케톤 a) 로 명명한, 정확히 5 개의 탄소 원자들을 함유한 플루오로케톤, 및 정확히 6 개의 탄소 원자들을 함유한 플루오로케톤은 500 ℃ 까지 열적으로 안정되어 있다.
본 발명의 실시형태들에서, 분기형 알킬 사슬을 가지는 플루오로케톤, 특히 플루오로케톤 a) 는, 그것의 비점이 직선 알킬 사슬을 가지는 대응하는 화합물들 (즉, 동일한 분자식을 가지는 화합물들) 의 비점보다 낮기 때문에 바람직하다.
실시형태들에 따르면, 플루오로케톤 a) 는 퍼플루오로케톤이고, 특히 분자식 C5F10O 를 가지고, 즉, 이중 또는 삼중 결합 없이 완전 포화되어 있다. 플루오로케톤 a) 는 보다 바람직하게 1,1,1,3,4,4,4-헵타플루오로-3-(트리플루오로메틸)부탄-2-온 (또한 데카플루오로-2-메틸부탄-3-온으로도 명명됨), 1,1,1,3,3,4,4,5,5,5-데카플루오로펜탄-2-온, 1,1,1,2,2,4,4,5,5,5-데카플루오로펜탄-3-온 및 옥타플루오로시클로펜타논으로 구성된 군에서 선택될 수도 있고, 가장 바람직하게는 1,1,1,3,4,4,4-헵타플루오로-3-(트리플루오로메틸)부탄-2-온이다.
1,1,1,3,4,4,4-헵타플루오로-3-(트리플루오로메틸)부탄-2-온은 하기 구조식 (I) 으로 나타낼 수 있다:
분자식 CF3C(0)CF(CF3)2 또는 C5F10O 를 가지는, 여기에서 간단히 "C5-케톤" 으로 부르는, 1,1,1,3,4,4,4-헵타플루오로-3-(트리플루오로메틸)부탄-2-온은 고전압 및 중전압 절연 용도에 특히 바람직한 것으로 발견되었는데, 왜냐하면 그것은 특히 유전 캐리어 가스를 가지는 혼합물들에서 높은 유전 절연 성능의 장점을 가지고, 매우 낮은 GWP 를 가지고 낮은 비점을 가지기 때문이다. 그것은 0 의 ODP 를 가지고 실제로 무독성이다.
실시형태들에 따르면, 더욱더 높은 절연 능력은 상이한 플루오로케톤 성분들의 혼합물을 조합함으로써 달성될 수 있다. 실시형태들에서, 위에서 설명하고 여기에서 간단히 플루오로케톤 a) 로 부르는, 정확히 5 개의 탄소 원자들을 함유한 플루오로케톤, 및 여기에서 간단히 플루오로케톤 c) 로 명명되는, 정확히 6 개의 탄소 원자들 또는 정확히 7 개의 탄소 원자들을 함유한 플루오로케톤은 이롭게도 동시에 유전성 절연 부분이 될 수 있다. 따라서, 절연 매질은 1 개보다 많은 플루오로케톤을 가지고 달성될 수 있고, 각각은 자체적으로 절연 매질의 절연 내력에 기여한다.
실시형태들에서, 추가 플루오로케톤 c) 는, 적어도 하나의 수소 원자가 불소 원자로 치환되는 하기 구조식에 의해 정의된 화합물들로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물이다:
뿐만 아니라, 플루오로케톤의 적어도 부분적으로 플루오르화된 알킬 사슬이 하나 이상의 알킬기들 (IIh) 에 의해 치환되는 고리를 형성하는 정확히 6 개의 탄소 원자들을 가지는 임의의 플루오로케톤; 및/또는
적어도 하나의 수소 원자가 불소 원자로 치환되는 하기 구조식들에 의해 정의된 화합물들로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물:
뿐만 아니라 플루오로케톤의 적어도 부분적으로 플루오르화된 알킬 사슬이 하나 이상의 알킬기들에 의해 치환되는 고리를 형성하는 정확히 7 개의 탄소 원자들을 가지는 임의의 플루오로케톤 (IIIo).
본 발명은 또한, 특히, 구조식들 IIa ~ IIg 및/또는 IIIa ~ IIIn 에 따른 임의의 화합물들과 구조식들 la ~ Id 에 따른 임의의 화합물들의 각각의 조합물을 포함한다. 또한, 본 발명은 구조식들 (Ia) ~ (Ii), (IIa) ~ (IIh), (IIIa) ~ (IIIo) 에 따른 화합물들 및 그것의 혼합물들로 구성된 군에서 선택된 각각의 화합물 또는 화합물들의 각각의 조합물을 포함한다.
본 발명의 장치의 특정 용도에 따르면, 정확히 6 개의 탄소 원자들을 함유하는 플루오로케톤 (전술한 명칭 "플루오로케톤 c)" 에 속함) 이 바람직할 수도 있고; 이러한 플루오로케톤은 인체 안전성에 대한 두드러진 차이를 가지며 무독성이다.
실시형태들에서, 플루오로케톤 a) 와 비슷하게 플루오로케톤 c) 는 퍼플루오로케톤이고, 그리고/또는 분기형 알킬 사슬, 특히 적어도 부분적으로 플루오르화된 알킬 사슬을 가지고, 그리고/또는 플루오로케톤 c) 는 완전 포화 화합물들을 함유한다. 특히, 플루오로케톤 c) 는 분자식 C6F120 를 가지고, 즉, 이중 또는 삼중 결합 없이 완전히 포화된다. 보다 바람직하게, 플루오로케톤 c) 는 1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-(트리플루오로메틸)펜탄-3-온 (또한 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온으로도 명명됨), 1,1,1,3,3,4,5,5,5-노나플루오로-4-(트리플루오로메틸)펜탄-2-온 (또한 도데카플루오로-4-메틸펜탄-2-온으로도 명명됨), 1,1,1,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-3-(트리플루오로메틸)펜탄-2-온 (또한 도데카플루오로-3-메틸펜탄-2-온으로도 명명됨), 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-3,3-비스-(트리플루오로메틸)부탄-2-온 (또한 도데카플루오로-3,3-(디메틸)부탄-2-온으로도 명명됨), 도데카플루오로헥산-2-온, 도데카플루오로헥산-3-온 및 데카플루오로시클로헥사논으로 구성된 군에서 선택될 수 있고, 특히 1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-(트리플루오로메틸)펜탄-3-온이 언급된다.
1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-(트리플루오로메틸)펜탄-3-온 (또한 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온으로도 명명됨) 은 하기 구조식 (II) 에 의해 나타낼 수 있다:
1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-4-(트리플루오로메틸)펜탄-3-온 (여기서 간단히 "C6-케톤" 으로 불리고 분자식 C2F5C(0)CF(CF3)2 를 가짐) 은, 그것의 높은 절연 특성과 그것의 극히 낮은 GWP 때문에 고전압 절연 용도에 특히 바람직한 것으로 발견되었다. 구체적으로, 그것의 감압된 절연 파괴 전계는 대략 240 ㎸/㎝/bar 이고, 이것은 불량한 절연 내력 (Ecr = 25 ㎸/㎝/bar) 을 가지는 공기의 것보다 훨씬 더 높다. 그것은 0 의 오존 파괴 지수를 가지고 무독성이다 (약 100,000 ppm 의 LC50). 따라서, 환경 영향은 낮고, 동시에 인체 안전성에 대한 두드러진 차이가 달성된다.
전술한 대로, 유기 불소 화합물은 또한 플루오로올레핀, 특히 하이드로플루오로올레핀일 수 있다. 보다 특히, 플루오로올레핀 또는 하이드로플로오르올레핀은 각각 정확히 3 개의 탄소 원자들을 함유한다.
특히 바람직한 실시형태에 따르면, 따라서, 하이드로플루오로올레핀은 1,1,1,2-테트라플루오로프로펜 (HFO-1234yf), 1,2,3,3-테트라플루오로-2-프로펜 (HFO-1234yc), 1,1,3,3-테트라플루오로-2-프로펜 (HFO-1234zc), 1,1,1,3-테트라플루오로-2-프로펜 (HFO-1234ze), 1,1,2,3-테트라플루오로-2-프로펜 (HFO-1234ye), 1,1,1,2,3-펜타플루오로프로펜 (HFO-1225ye), 1,1,2,3,3-펜타플루오로프로펜 (HFO-1225yc), 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로펜 (HFO-1225zc), (Z)1,1,1,3-테트라플루오로프로펜 (HFO-1234zeZ), (Z)l,l,2,3-테트라플루오로-2-프로펜 (HFO-1234yeZ), (E)1,1,1,3-테트라플루오로프로펜 (HFO-1234zeE), (E)1,1,2,3-테트라플루오로-2-프로펜 (HFO-1234yeE), (Z)1,1,1,2,3-펜타플루오로프로펜 (HFO-1225yeZ), (E)1,1,1,2,3-펜타플루오로프로펜 (HFO-1225yeE) 및 그것의 혼합물들로 구성된 군에서 선택된다.
본 발명의 실시형태들에 따르면, 유전성 절연 가스는 캐리어 가스를 추가로 포함한다. 보다 바람직하게, 유전성 절연 가스는 유기 불소 화합물, 특히 장치의 최소 작동 온도에서 유기 불소 화합물의 증기압에 대응하는 분압에서 정확히 5 개의 탄소 원자들을 가지는 플루오로케톤을 포함하고, 유전성 절연 가스의 나머지는 캐리어 가스이거나 이를 포함한다. 따라서, 유기 불소 화합물 (A), 특히 정확히 5 개의 탄소 원자들을 가지는 플루오로케톤은 절연 공간에서 완전히 가스상으로 존재한다.
이 점에서, 캐리어 가스가 공기 성분을 포함하는 것이 바람직하다. 특히, 캐리어 가스는 산소 (02), 질소 (N2), 이산화탄소 (C02), 및 공기로 구성된 군에서 선택될 것이다. 특히, 캐리어 가스는 N2 와 02 의 혼합물일 수 있고, 또는 캐리어 가스는 C02 와 02 의 혼합물일 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 캐리어 가스는 또한 불활성 가스, 및/또는 산화질소, 및/또는 이산화질소를 포함할 수 있다.
실시형태들에 따르면, 02 는 유해한 분해 생성물들의 형성을 효율적으로 막거나 감소시킬 수 있도록 허용하므로, 캐리어는 02 를 포함한다. 캐리어 가스가 02 를 포함할 때, 02 의 분압은 바람직하게 유기 불소 화합물의 분압의 적어도 약 2 배이다. 특히 스위칭 적용을 위해, 캐리어 가스는 C02 를 포함할 수 있다.
본 발명이 기반으로 하는 기술적 효과, 즉, 유기 불소-화합물-포함 유전성 절연 가스의 절연 및 아크 소멸 성능을 방해하지 않으면서 적어도 하나의 분해 생성물의 효율적인 제거는, 하우징이 기밀하게 절연 공간을 둘러싸는 장치에 대해 특히 관련된다. 장치는, 전기 부품이 고전압 또는 중전압 유닛인 장치인 것이 또한 바람직하다.
실시형태들에서, 장치, 특히 가스 절연 장치는 개폐기, 특히 가스 절연 금속 (또는 그 밖의) 캡슐화 개폐기 (GIS), 또는 그것의 부분 및/또는 부품에 관한 것이다. 특히, 장치는 버스바, 부싱, 케이블, 가스 절연 케이블, 케이블 조인트, 가스 절연선 (GIL), 트랜스포머, 변류기, 변압기, 서지 피뢰기, 접지 스위치, 단로기, 조합된 단로기 및 접지 스위치, 부하 차단 스위치, 회로 차단기, 및/또는 임의의 유형의 가스 절연 스위치; 고전압 장치, 중전압 장치, 저전압 장치, 직류 장치, 공기-절연 절연체, 가스 절연 금속 캡슐화 절연체, 센서들, 커패시터, 인덕턴스, 저항기, 전류 제한기, 고전압 스위치, 가스 회로 차단기, 진공 회로 차단기, 발전기 회로 차단기, 중전압 스위치, 링 메인 유닛, 재폐로 차단기, 섹셔널라이저, 저전압 스위치, 배전 트랜스포머, 전력 트랜스포머, 탭 절환기, 트랜스포머 부싱, 전력 반도체 디바이스, 전력 변환기, 변환기 스테이션, 변환기 빌딩, 계산 기계; 및 이러한 디바이스들의 부품들 및/또는 조합물들일 수 있다.
분자체 및 선택적으로 건조제는, 전기 부품을 담고 있는 (하우징의 일부로서) 챔버뿐만 아니라 재순환 시스템 및/또는 전처리 챔버 (하우징의 추가 부분들을 형성) 에 배열될 수 있다.
실시형태들에 따르면, 하우징은 전기 부품을 담고 있는 챔버, 및 분자체 및 선택적으로 건조제, 예컨대 셀룰로오스 필터들을 포함하는 재순환 시스템을 포함한다.
실시형태들에서, 건조제는 재순환 시스템, 특히 챔버에 배열되어서, 제 1 단계에서 유전성 절연 가스는 수분을 감소 또는 제거하도록 건조제와 접촉하게 되고 단지 그 후 (또는 그 후 적어도 더 많은 퍼센트로 또는 대부분) 제 2 단계에서 분해 생성물들을 감소 또는 제거하도록 분자체와 접촉하게 된다.
실시형태들에서, 재순환 시스템은, 압축기, 및 분자체와 선택적으로 건조제를 포함하는 적어도 하나의 필터를 통하여 유전성 절연 가스를 펌핑하기 위한 펌프를 구비한다. 그 후에, 건조 및 세정된 유전성 절연 가스는 챔버로 재도입될 수 있다. 작동 중, 분해 생성물(들)의 습도, 밀도, 압력 및/또는 함량은 예컨대 가스 크로마토그래피 및/또는 적외선 분광법에 의해 측정되고, 각각의 (멀티) 센서 시스템에 의해 제어된다. 이러한 실시형태들의 전기 장치는, 그것이 절연 공간을 비우지 않고서도 유전성 절연 가스의 세정 및/또는 건조를 허용하므로 특히 바람직하다.
좀 더 일반적인 관점에서, 하우징은 전기 부품을 담고 있는 챔버, 및 (어느 쪽이 존재하던지) 분자체 및 건조제 중 적어도 하나를 포함하는 재순환 시스템을 포함하고, 하우징은 압축기, 및 분자체와 건조제 중 적어도 하나를 포함하는 적어도 하나의 필터를 통하여 유전성 절연 가스를 펌핑하기 위한 펌프를 구비한다.
필요하다면, (어느 쪽이 존재하던지) 분자체 및/또는 건조제에 흡착 및/또는 흡수되는 캐리어 가스 성분들을 도입하기 위한 수단이 제공될 수 있다.
실시형태들에서, 캐리어 가스 성분들을 도입하기 위한 수단은, 장치의 시운전 (commissioning) 후 또는 작동 중, 분자체 및/또는 건조제에 흡착 및/또는 흡수되는 캐리어 가스 성분들을 리필하기 위한 수단이다. 리필하기 위한 수단은 예를 들어 전술한 재순환 시스템에 의해 구현되거나 관련될 수도 있다. 추가 실시형태들에서, 장치의 작동 중, C02 를 도입하기 위한 수단, 특히 C02 를 리필하기 위한 수단은 흡착 및/또는 흡수되는 C02 의 양을 보상하기 위해 제공될 수 있다. 이것은, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치에 존재하는 유전성 절연 가스의 저압으로 인해 장치에서 압력 변동을 감소시키거나 장치의 로크-아웃 (lock-out) 을 회피할 수 있도록 허용한다.
분자체가 유기 불소 화합물 (A) 로 적어도 일시적으로 충전되는 특히 추가 전술한 실시형태에 대하여, 본 발명은 또한 전술한 장치를 작동하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 유기 불소 화합물 (A) 로 분자체를 충전하는 단계를 포함하고, 특히
상기 유기 불소 화합물 (A) 로 상기 분자체를 충전하기 위해서,
- 상기 장치의 작동 중 존재하는 유전성 절연 가스에서보다 상기 유기 불소 화합물 (A) 의 분압이 더 높은 가스로 상기 분자체를 일시적으로 노출시키는 단계; 및/또는
- 상기 장치의 작동 중 존재하는 온도 미만의 온도로 상기 분자체를 냉각하고, 상기 냉각된 분자체를 상기 유기 불소 화합물을 포함하는 가스에 노출하는 단계; 및/또는
- 상기 분자체를 상기 유기 불소 화합물을 포함하는 액체와 접촉시키는 단계를 포함한다.
그리하여, 장치의 작동 중, 분자체를 충전하는 유기 불소 화합물 (A) 은 분자체에 흡착되고 그리고/또는 분자체에 의해 흡수되는 적어도 하나의 분해 생성물에 의해 적어도 부분적으로 대체되는 것이 특히 바람직하다.
장치 작동 방법의 실시형태들에서, 분자체는 하우징 내에서 온도-제어된 환경, 특히 가열가능한 환경에 배열될 수 있고, 미리 정할 수 있는 양의 충전된 유기 불소 화합물 (A) 이 분자체로부터 미리 정할 수 있는 순간 또는 경우에 방출될 수 있도록 분자체의 온도는 제어된다. 이것은 유전성 절연 가스 중 유기 불소 화합물 (A) 의 양을 조정하고 그리고/또는 유기 불소 화합물 (A) 의 적어도 일부로부터 분자체를 유리시켜 (freeing) 분해 생성물들을 흡착 및/또는 흡수하도록 부가적 흡착 용량을 분자체에 제공할 수 있도록 허용한다. 따라서, 온도 제어 및, 특히, 분자체의 가열 제어는, 유기 불소 화합물 (A) 을 위한 리저버로서, 특정 분해 생성물을 위한 싱크 또는 트랩으로서 성능 및 가요성을 향상시킨다.
장치의 대응하는 실시형태들에서, 장치는 분자체의 온도를 제어하기 위한 온도 제어 수단을 포함한다. 특히, 장치는 분자체를 가열하기 위한 가열 수단을 포함한다. 특히 유전성 절연 가스에서 유기 불소 화합물 (A) 의 양을 조정하기 위해 그리고/또는 유기 불소 화합물 (A) 의 적어도 일부로부터 분자체를 유리시키기 위해, 미리 정할 수 있는 양의 충전된 유기 불소 화합물 (A) 이 미리 정할 수 있는 순간 또는 경우에 분자체로부터 방출가능하도록 온도 제어 수단 또는 가열 수단은 작동가능하다,
추가 양태에 따르면, 본 발명은 또한 특히 본원에 개시된 실시형태들에 따른 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 절연 공간을 둘러싸는 하우징 및 상기 절연 공간에 배열된 전기 부품을 포함하고, 상기 절연 공간은 유기 불소 화합물 (A) 을 포함한 유전성 절연 가스를 담고 있고, 상기 장치는 상기 절연 가스와 접촉하도록 배열된 건조제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다. 본원에서, 상기 적어도 하나의 건조제는 칼슘, 황산 칼슘, 특히 드리어라이트, 탄산 칼슘, 수소화 칼슘, 염화 칼슘, 탄산 칼륨, 수산화 칼륨, 황화구리 (II), 산화 칼슘, 마그네슘, 산화 마그네슘, 황산 마그네슘, 과염소산 마그네슘, 나트륨, 황산 나트륨, 수소화 알루미늄 리튬, 몬트모릴로나이트, 오산화인, 실리카 겔 및 셀룰로오스 필터로 구성된 군에서 선택된다.
이 주제는 자체적으로 본 발명의 문제점을 해결하기에 적합하다. 유기 불소 화합물 (A) 로부터 독성 및 부식성 분해 생성물들의 생성은 일반적으로 물의 존재 하에 부분 방전 및/또는 아킹 (arcing) 에 대한 화합물의 노출에 기인하는 것으로 발견되었다. 따라서, 건조제를 사용해 물 함량을 감소시킴으로써, 또한 이 분해 생성물들의 생성이 감소된다. 또한, 물 함량의 감소는 전기 장치의 고체 부품들, 특히 가동부들이 부식되는 것을 방지하고, 이것은 장치의 안전한 작동에 추가로 기여한다.
본원에서 언급한 건조제는 유기 불소 화합물 (A) 과 완전히 상용가능하고 이 둘의 조합물은 그것의 성능에 대해 어떠한 부정적인 영향도 유발하지 않는 것으로 또한 발견되었다.
분자체를 포함하는 주제에 대해 전술한 바람직한 특징들은 분자체 없이 건조제를 포함하는 주제에 비슷하게 적용된다.
특정한 실시형태들에서, 건조제는 알루미늄, 산화 알루미늄, 활성 알루미나, 활성탄, 제올라이트, 및 그것의 조합물들로 구성된 군 중 어느 것도 아니다.
본 발명의 추가 양태의 실시형태들에서, 본 발명의 추가 양태의 전술한 특정 건조제들은, 건조제와 상이하고 절연 가스와 접촉하도록 배열된 임의의 유형과 공극 크기를 가지는 분자체와 또한 조합될 수 있다.
본 발명의 제 3 양태는, 특히 전술한 대로, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 절연 공간을 둘러싸는 하우징 및 상기 절연 공간에 배열된 전기 부품을 포함하고, 상기 절연 공간은 유기 불소 화합물 (A) 을 포함한 유전성 절연 가스를 담고 있고, 상기 장치는 상기 절연 가스와 접촉하도록 배열된 분자체 및 건조제 중 적어도 하나를 추가로 포함하고, 상기 분자체 및 상기 건조제 중 상기 적어도 하나는 분말 형태이다.
분자체 또는 분자체 없이 건조체를 포함하는 주제에 대해 전술한 바람직한 특징들은 분말 형태인 분자체 및/또는 건조제의 제 3 양태의 주제에 비슷하게 적용된다. 특히, 분자체는 장치의 작동 중 생성된 유기 불소 화합물 (A) 의 적어도 하나의 분해 생성물의 분자 크기보다 더 큰 평균 공극 크기 (y) 를 가질 수 있고, 유기 불소 화합물 (A) 에 대한 분자체의 흡착 능력 및/또는 흡수 능력은 적어도 하나의 분해 생성물에 대한 것보다 낮을 수 있다. 또한 특히, 적어도 하나의 건조제는 칼슘, 황산 칼슘, 특히 드리어라이트, 탄산 칼슘, 수소화 칼슘, 염화 칼슘, 탄산 칼륨, 수산화 칼륨, 황화구리 (II), 산화 칼슘, 마그네슘, 산화 마그네슘, 황산 마그네슘, 과염소산 마그네슘, 나트륨, 황산 나트륨, 알루미늄, 수소화 알루미늄 리튬, 산화 알루미늄, 활성 알루미나, 몬트모릴로나이트, 오산화인, 실리카 겔 및 셀룰로오스 필터로 구성된 군에서 선택될 수 있다.
제 3 양태의 특정한 실시형태들에서, 분자체와 건조제 중 적어도 하나는 활성탄이 아니다.
본 발명은 또한 첨부된 도면들과 함께 하기 실시예들에 의해 설명된다.
도 1 은 본 발명에 따른 분자체를 포함하는 테스트 디바이스에 대해 측정된 시간이 경과함에 따른 압력과 (외부) 온도 진행을 보여주고, 테스트 디바이스의 내부는 2 개의 연속 단계들로 유기 불소 화합물 및 공기로 충전된다.
도 2 는 본 발명에 따른 장치에 포함되는 분말 형태의 건조제 및/또는 분자체의 제 1 배열을 보여준다.
도 3a 는 본 발명에 따른 장치에 포함되는 분말 형태의 건조제 및/또는 분자체의 제 2 배열을 사시도로 보여준다.
도 3b 는 도 3a 에 나타낸 배열의 종단면도를 보여준다.
도 2 는 본 발명에 따른 장치에 포함되는 분말 형태의 건조제 및/또는 분자체의 제 1 배열을 보여준다.
도 3a 는 본 발명에 따른 장치에 포함되는 분말 형태의 건조제 및/또는 분자체의 제 2 배열을 사시도로 보여준다.
도 3b 는 도 3a 에 나타낸 배열의 종단면도를 보여준다.
실시예 1
50 g 의 ZEOCHEM® 분자체 5A (약 5 Å 의 공극 크기를 가짐) 를 4.6 ℓ 의 부피를 가지는 테스트 디바이스의 내부에 넣었다. 그 후, 내부는 1 mbar 미만으로 진공화되었다.
가스의 1,1,1,3,4,4,4-헵타플루오로-3-(트리플루오로메틸)부탄-2-온 ("C5-플루오로케톤", 약 7 Å 의 분자 크기를 가짐) 은 412 mbar (도 1 에서 A 로 표시됨) 의 압력까지 내부로 충전되었다. 제 2 단계에서, 합성 공기는 826 mbar (도 1 에서 B 로 표시됨) 의 전체 압력까지 충전되었다. 내부 가스의 압력 (도 1 에서 실선으로 나타냄) 및 외부 온도 (도 1 에서 파선으로 나타냄) 는 전체 충전 및 관찰 프로세스 중 모니터링되었고, 그것의 시간에 따른 진행은 도 1 에 도시된다.
그 후, 1 g 의 물이 테스트 디바이스의 내부로 주입되었고, 다시 내부 가스의 압력과 외부 온도가 전체 충전 및 관찰 프로세스동안 모니터링되었다 (미도시).
도 1 에 나타난 것처럼, (제 2 단계 (B) 에서) 공기 첨가 후 전체 압력은 전체 관찰 시간동안 일정하게 유지되었다. 파선으로 나타낸 대응하는 온도 변동은 매우 작은 범위 내에 있어서 미미하다. 따라서, C5-플루오로케톤은 이 실시형태에서 분자체에 의해 흡착되지 않았다.
물 주입 후, 약 7 mbar 의 압력 상승이 관찰되었고, 이것은 분자체의 부재시 예상된 압력 상승 (약 30 mbar 이고, 실온에서 물의 증기압에 대응) 보다 훨씬 낮아서 이것은 물이 분자체에 의해 흡착 및/또는 흡수되는 것을 나타낸다. 물의 흡착은 약 6 시간 후 완료되었다. 도 1 에 나타난 것처럼, 관찰 기간의 종반에 전체 압력은 약 827 mbar 이었고 따라서 C5-플루오로케톤과 공기로 충전 후 초기 압력에 대응한다.
실시예 2
20 g 의 ZEOCHEM® 분자체 13X (약 9 Å 의 공극 크기를 가짐) 를 0.075 ℓ 의 부피를 가지는 테스트 디바이스의 내부에 넣고 내부는 그 후 1 mbar 미만으로 진공화되었다. 진공화 후, 가스의 C5-플루오로케톤은 400 mbar 의 압력까지 내부로 충전되었다. 충전 후, 압력은 20 분 후 20 mbar 의 전체 압력으로 즉시 강하되었고, C5-플루오로케톤의 약 95 % 가 분자체에 의해 흡착되었음을 의미한다. 그리하여, 테스트 컨테이너는 약 40 ℃ 까지 상당히 예열되었다.
이 실시형태는, 특히 유기 불소 화합물 (A) 이 C5-플루오로케톤이거나 C5-플루오로케톤을 포함할 때 9 Å 보다 작은 공극 크기를 가지는 분자체를 사용하는 것이 바람직할 수 있음을 보여준다. 다른 실시형태들에서, 하지만, 9 Å 이상의 보다 큰 공극 크기도 또한 가능할 수 있고; C5-플루오로케톤보다 큰 운동 직경 (kinetic diameter) 의 유기 불소 화합물 (A) 이 사용되거나 분자체에 대한 유기 불소 화합물 (A), 특히 C5-플루오로케톤의 일부 흡착 및/또는 흡수가 허용가능한 실시예일 수 있다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 또한 건조제가 장치/테스트 디바이스에 포함된다. (어느 쪽이 존재하던지) 분자체 (1) 와 건조제 (2) 중 적어도 하나의 2 가지 예시적 배열이 도 2 및 도 3a 와 도 3b 에 각각 제공된다.
도 2 에 나타낸 특정한 실시형태에 따르면, 분말 형태의 분자체 (1) 와 건조제 (2) 중 적어도 하나를 포함하는 봉지들 (4a) 형태의 4 개의 투과성 컨테이너들이 프레임 (6a), 여기에서 예를 들어 직육면체 프레임 (6a) 에 배열된다. 봉지들 (4a) 은 이격되게 서로 평행하게 배열되어서, 그 사이에 각각의 간극 (8a) 이 형성된다. 구체적으로, 봉지들 (4a) 은 시트의 형태이고, 그것의 장변은 프레임 (6a) 의 높이 및 깊이에 거의 대응한다. 각각의 용도에 적합한 그 밖의 다른 형태가 사용될 수 있음을 이해한다.
도 3a 및 도 3b 의 실시형태들에 따르면, 프레임 (6b) 은 실린더형 형태이고 2 개의 내부 중공 실린더들 (12, 14) 이 동심으로 배열되는 최외측 중공 실린더 (10), 중간 중공 실린더 (12) 및 최내측 중공 실린더 (14) 를 포함한다. 중심에, 로드 (16) 가 실린더들의 축선과 일치하게 배열된다. 로드 (16) 와 최내측 중공 실린더 (14) 사이, 최내측 중공 실린더 (14) 와 중간 중공 실린더 (12) 사이, 및 중간 중공 실린더 (12) 와 최외측 중공 실린더 (10) 사이에, 반경방향의 간극들 (8b', 8b'', 8b''') 이 각각 형성된다. 각각의 간극들 (8b', 8b'', 8b''') 에서, 봉지들 (4b', 4b'', 4b''') 의 표면은 각각의 실린더들 (14, 12, 10) 의 표면과 완전히 접촉하지 않아서 자유 노출 표면 영역을 포함하도록 롤링된 봉지들 (4b', 4b'', 4b''') 은 각각 느슨하게 배열된다. 분자체 (1) 와 건조제 (2) 중 적어도 하나가 간극들 (8b', 8b", 8b'") 밖으로 떨어져 나가지 않도록 보호하기 위해서 프레임 (6b) 의 바닥 단부는 예를 들어 엔드 플레이트 (18) 에 의해 폐쇄될 수 있다.
실시형태들에서, 컨테이너들 (4b', 4b", 4b'"), 예를 들어 봉지들 (4b', 4b", 4b'") 에 (어느 쪽이 존재하던지) 분자체 (1) 와 건조제 (2) 중 적어도 하나를 수용하고 홀딩하기 위해, 그리고 분자체 (1) 와 건조제 (2) 중 적어도 하나의 절연 가스 접근가능한 표면 영역들을 제공하기 위해 각각의 실린더간 공간들 또는 간극들 (8b', 8b", 8b'") 을 제공하도록 임의의 개수의 실린더들 (14, 12, 10) 이 선택될 수 있다.
일반적으로, 용어 "흡착하는" 은 수착제 (sorbing agent; 즉, 분자체 및/또는 건조제) 의 표면에서 (전체적으로 또는 해리된 형태로) 분자들을 캡처 또는 고정하는 것을 포함하는 것으로 넓게 이해될 것이고 임의의 메커니즘에 의해, 특히 수착제에 대해 분자들을 물리적 또는 화학적으로 결합함으로써 수행될 수 있다. 일반적으로, 용어 "흡수하는" 은 수착제의 구조에서 (전체적으로 또는 해리된 형태로) 분자들을 캡처 또는 고정하는 것을 포함하는 것으로 넓게 이해될 것이고 임의의 메커니즘에 의해, 특히 흡수된 분자들이 수착제의 결정 구조의 일부가 되도록 수착제로 (전체적으로 또는 해리된 형태로) 분자들을 화학적으로 결합함으로써 수행될 수 있다.
특히, 용어 "분자체" 는, 하나의 분자체 또는 하나 초과의 분자체가 존재하는 실시형태들을 또한 포함할 것이다. 용어 "분자체" 는 따라서 적어도 하나의 분자체로서 이해되어야 한다.
본원 전체에 걸쳐, "바람직할 수 있는", "바람직한", "유리한", "이로운" 등과 같은 용어는 단지 실시형태들 또는 예시적 특징들을 지정하고, 따라서 단지 선택적으로 개시된다.
1 분자체
2 건조제
4a 평면 봉지
4b', 4b'', 4b''' 롤링된 봉지들
6a 프레임, 직육면체 프레임
6b 실린더형 프레임
8a 공간, 평면간 공간, 평면 간극들
8b', 8b'', 8b''' 공간, 실린더간 공간, 반경방향 간극들
10 최외측 중공 실린더
12 중간 중공 실린더
14 최내측 중공 실린더
16 로드
18 엔드 플레이트
2 건조제
4a 평면 봉지
4b', 4b'', 4b''' 롤링된 봉지들
6a 프레임, 직육면체 프레임
6b 실린더형 프레임
8a 공간, 평면간 공간, 평면 간극들
8b', 8b'', 8b''' 공간, 실린더간 공간, 반경방향 간극들
10 최외측 중공 실린더
12 중간 중공 실린더
14 최내측 중공 실린더
16 로드
18 엔드 플레이트
Claims (30)
- 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치로서,
상기 장치는 절연 공간을 둘러싸는 하우징 및 상기 절연 공간에 배열된 전기 부품을 포함하고,
상기 절연 공간은 유기 불소 화합물 (A) 을 포함한 유전성 절연 가스를 담고 있고,
상기 장치는 상기 절연 가스와 접촉하도록 배열된 분자체 (molecular sieve: 1) 를 더 포함하고,
상기 분자체 (1) 는 상기 장치의 작동 중 생성된 상기 유기 불소 화합물 (A) 의 적어도 하나의 분해 생성물의 분자 크기보다 큰 평균 공극 크기 (y) 를 가지고,
상기 유기 불소 화합물 (A) 에 대한 상기 분자체 (1) 의 흡착 능력 및/또는 흡수 능력이 상기 적어도 하나의 분해 생성물에 대해서보다 더 낮고,
상기 장치는 상기 절연 가스와 접촉하도록 배열된 적어도 하나의 건조제 (2) 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 유기 불소 화합물 (A) 은 상기 적어도 하나의 분해 생성물보다 상기 분자체 (1) 에 더 낮은 흡착 및/또는 흡수 에너지를 가지는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 분자체 (2) 는 15 Å 미만, 바람직하게 13 Å 미만, 보다 바람직하게 11 Å 미만, 보다 바람직하게 9 Å 이하, 보다 바람직하게 7 Å 미만, 보다 바람직하게 6 Å 미만, 가장 바람직하게 약 5 Å 의 평균 공극 크기 (y) 를 가지는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분자체 (1) 는 상기 유기 불소 화합물 (A) 로 적어도 일시적으로 충전되는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치는 상기 분자체 (1) 의 온도를 제어하기 위해, 특히 상기 유전성 절연 가스 중 상기 유기 불소 화합물 (A) 의 양을 조정하기 위해 그리고/또는 상기 유기 불소 화합물 (A) 의 적어도 일부로부터 상기 분자체 (1) 를 유리시키기 (freeing) 위해 온도 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분자체 (1) 는 적어도 2.7 Å, 바람직하게 적어도 2.8 Å, 보다 바람직하게 적어도 2.9 Å, 가장 바람직하게 적어도 3 Å 인 평균 공극 크기 (y) 를 가지는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분자체 (1) 는 제올라이트인 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 건조제 (2) 는 상기 분자체 (1) 와 상이하고, 그리고/또는 상기 적어도 하나의 건조제 (2) 는 분자체 (1) 와 상이한 유형이고, 그리고/또는 상기 적어도 하나의 건조제 (2) 는 상기 분자체 (1) 보다 더 높은 친수성을 가지는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 건조제 (2) 는 칼슘, 황산 칼슘, 특히 드리어라이트 (drierite), 탄산 칼슘, 수소화 칼슘, 염화 칼슘, 탄산 칼륨, 수산화 칼륨, 황화구리 (II), 산화 칼슘, 마그네슘, 산화 마그네슘, 황산 마그네슘, 과염소산 마그네슘, 나트륨, 황산 나트륨, 알루미늄, 수소화 알루미늄 리튬, 산화 알루미늄, 활성 알루미나, 몬트모릴로나이트, 오산화인, 실리카 겔 및 셀룰로오스 필터로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치. - 특히 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치로서,
상기 장치는 절연 공간을 둘러싸는 하우징 및 상기 절연 공간에 배열된 전기 부품을 포함하고,
상기 절연 공간은 유기 불소 화합물 (A) 을 포함한 유전성 절연 가스를 담고 있고,
상기 장치는 상기 절연 가스와 접촉하도록 배열된 적어도 하나의 건조제 (2) 를 더 포함하고,
상기 적어도 하나의 건조제 (2) 는 칼슘, 황산 칼슘, 특히 드리어라이트, 탄산 칼슘, 수소화 칼슘, 염화 칼슘, 탄산 칼륨, 수산화 칼륨, 황화구리 (II), 산화 칼슘, 마그네슘, 산화 마그네슘, 황산 마그네슘, 과염소산 마그네슘, 나트륨, 황산 나트륨, 수소화 알루미늄 리튬, 몬트모릴로나이트, 오산화인, 실리카 겔 및 셀룰로오스 필터로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 장치는, 부가적으로, 상기 적어도 하나의 건조제 (2) 와 상이하고 상기 절연 가스와 접촉하도록 배열되는 분자체 (1) 를 더 포함하는, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유기 불소 화합물 (A) 은 플루오로에테르, 특히 하이드로플루오로모노에테르, 플루오로케톤 및 플루오로올레핀, 특히 하이드로플루오로올레핀, 및 그것의 혼합물들에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유전성 절연 가스는 적어도 3 개의 탄소 원자들을 함유하는 하이드로플루오로모노에테르를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치. - 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
상기 유전성 절연 가스는 4 ~ 12 개 탄소 원자들을 함유하고, 바람직하게 정확히 5 개의 탄소 원자들, 또는 정확히 6 개의 탄소 원자들, 또는 그것의 혼합물을 함유한 플루오로케톤을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유전성 절연 가스는 캐리어 가스를 더 포함하고, 특히 상기 장치는, 상기 장치의 시운전 (commissioning) 후 또는 작동 중, 상기 분자체 (1), 상기 적어도 하나의 건조제 (2), 및 그것의 조합물 중 적어도 하나에 흡착 및/또는 흡수되는 캐리어 가스 성분들을 리필하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치. - 제 15 항에 있어서,
상기 캐리어 가스는, 특히 이산화탄소 (C02), 산소 (02), 질소 (N2), 및 그것의 혼합물들로 구성된 군에서 선택된 공기 성분을 포함하고, 바람직하게 공기인 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치. - 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
상기 유전성 절연 가스는 상기 장치의 최소 작동 온도로 상기 유기 불소 화합물의 증기압에 대응하는 분압에서 상기 유기 불소 화합물을 포함하고,
상기 유전성 절연 가스의 나머지는 상기 캐리어 가스이거나 상기 캐리어 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하우징은 상기 절연 공간을 기밀하게 둘러싸는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기 부품은 고전압 또는 중전압 장치이이거나, 고전압 또는 중전압 부품인 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치는, 개폐기, 특히 가스 절연 개폐기 (GIS), 또는 그것의 부분 및/또는 부품, 버스바, 부싱, 케이블, 가스 절연 케이블, 케이블 조인트, 가스 절연선 (GIL), 트랜스포머, 변류기, 변압기, 서지 피뢰기, 접지 스위치, 단로기, 조합된 단로기 및 접지 스위치, 부하 차단 스위치, 회로 차단기 및/또는 임의의 유형의 가스 절연 스위치, 고전압 장치, 중전압 장치, 저전압 장치, 직류 장치, 공기-절연 절연체, 가스 절연 금속 캡슐화 절연체, 센서들, 커패시터, 인덕턴스, 저항기, 전류 제한기, 고전압 스위치, 가스 회로 차단기, 진공 회로 차단기, 발전기 회로 차단기, 중전압 스위치, 링 메인 유닛, 재폐로 차단기, 섹셔널라이저 (sectionalizer), 저전압 스위치, 배전 트랜스포머, 전력 트랜스포머, 탭 절환기, 트랜스포머 부싱, 전력 반도체 디바이스, 전력 변환기, 변환기 스테이션, 변환기 빌딩, 계산 기계, 및 이러한 디바이스들의 부품들 및/또는 조합물들인 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하우징은 상기 전기 부품을 담고 있는 챔버를 포함하고,
재순환 시스템은 상기 분자체 (1) 및 상기 건조제 (2) 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 하우징은 압축기, 및 상기 분자체 (1) 및 상기 건조제 (2) 중 적어도 하나를 포함하는 적어도 하나의 필터를 통하여 상기 유전성 절연 가스를 펌핑하기 위한 펌프를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분자체 (1) 와 상기 건조제 (2) 중 적어도 하나는 작동 조건들에서 상기 장치에 존재하는 평균 온도보다 낮은 온도를 가지는 상기 장치의 구역에 포함되는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치. - 특히 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 따른, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치로서,
상기 장치는 절연 공간을 둘러싸는 하우징 및 상기 절연 공간에 배열된 전기 부품을 포함하고,
상기 절연 공간은 유기 불소 화합물 (A) 을 포함한 유전성 절연 가스를 담고 있고,
상기 장치는 상기 절연 가스와 접촉하도록 배열된 분자체 (1) 및 건조제 (2) 중 적어도 하나를 더 포함하고,
상기 분자체 (1) 및 상기 건조제 (2) 중 적어도 하나는 분말 형태인 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분자체 (1) 및 상기 건조제 (2) 중 적어도 하나는 무바인더 분말인 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분자체 (1) 및 상기 건조제 (2) 중 적어도 하나는 투과성 컨테이너 (4a, 4b', 4b'', 4b''') 에 포함되고 그리고/또는 캐리어, 구체적으로 튜브, 롤, 직물, 라멜라 (lamella) 또는 허니콤의 형태로 컨테이너 또는 캐리어에 배열되는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분자체 (1) 및 상기 건조제 (2) 중 적어도 하나는 적어도 하나의 투과성 컨테이너 (4a, 4b', 4b'', 4b''') 에 포함되고, 상기 컨테이너의 커버는 적어도 물에 대해 투과성이고, 바람직하게 상기 커버는 물에 대해 선택적으로 투과성인 반투과성 막인 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
2 개 이상의 투과성 컨테이너들 (4a, 4b', 4b'', 4b''') 이 간극들 (8a, 8b', 8b'', 8b''') 만큼 서로 이격되게 프레임 또는 홀더 (6a, 6b) 에 배열되는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치. - 특히 제 1 항 내지 제 9 항, 제 11 항, 및 제 11 항에 종속할 때 제 12 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 따른 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치를 작동하기 위한 방법으로서,
상기 방법은 유기 불소 화합물로 분자체 (1) 를 충전하는 단계를 포함하고, 특히,
상기 유기 불소 화합물 (A) 로 상기 분자체 (1) 를 충전하기 위해서,
- 상기 장치의 작동 중 존재하는 유전성 절연 가스에서보다 상기 유기 불소 화합물 (A) 의 분압이 더 높은 가스로 상기 분자체 (1) 를 일시적으로 노출시키는 단계; 및/또는
- 상기 장치의 작동 중 존재하는 온도 미만의 온도로 상기 분자체 (1) 를 냉각하고, 상기 냉각된 분자체 (1) 를 상기 유기 불소 화합물을 포함하는 가스에 노출하는 단계; 및/또는
- 상기 분자체 (1) 를 상기 유기 불소 화합물을 포함하는 액체와 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치를 작동하기 위한 방법. - 제 28 항에 있어서,
상기 장치의 작동 중, 상기 분자체 (1) 를 충전하는 상기 유기 불소 화합물 (A) 은, 상기 분자체 (1) 로 흡착되고 그리고/또는 상기 분자체 (1) 에 의해 흡수되는 적어도 하나의 분해 생성물에 의해, 적어도 부분적으로 대체되는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치를 작동하기 위한 방법. - 제 28 항 또는 제 29 항에 있어서,
상기 분자체 (1) 는, 상기 유전성 절연 가스 중 상기 유기 불소 화합물 (A) 의 양을 조정하고 그리고/또는 상기 적어도 하나의 분해 생성물을 흡착 및/또는 흡수하기 위해 상기 분자체 (1) 에 자유 공간을 제공하도록 온도-제어되는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 배전 및/또는 사용을 위한 장치를 작동하기 위한 방법.
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