(57)【要約】【課題】  従来、特別管理産業廃棄物であるバッテリー廃液や廃棄処理される貝殻を有効利用し、安全かつ安価であって、接地抵抗低を大きく低減することが可能な接地抵抗低減剤および接地抵抗低減剤の製造方法を提供する。【解決手段】  ホタテの貝殻をはじめ、牡蠣の貝殻、蜆の貝殻、アワビの貝殻等からなる貝殻粉末と中和酸性溶液とを混合してイオン交換により中和させた後に、水分を蒸発させて接地抵抗低減剤を製造する。また、前記中和酸性溶液がバッテリー廃液の水溶液であってもよい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貝殻粉末と、この貝殻粉末を混合することでイオン交換により中和する中和酸性溶液とを含有してなる接地抵抗低減剤。
【請求項２】
請求項１において、前記中和酸性溶液がバッテリー廃液の水溶液である接地抵抗低減剤。
【請求項３】
貝殻粉末と中和酸性溶液とを混合してイオン交換により中和させた後に、水分を蒸発させて接地抵抗低減剤を製造する接地抵抗低減剤の製造方法。
【請求項４】
請求項３において、前記中和酸性溶液としてバッテリー廃液の水溶液を使用する接地抵抗低減剤の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貝殻を利用した接地抵抗低減剤および接地抵抗低減剤の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、建築物、無線鉄塔、送電線等の避雷針設置や電気工作物等の接地工事では、敷設される接地電極の周辺土壌に電導性を向上させるための接地抵抗低減剤が大量に混入される。これまでに色々な物質からなる接地抵抗低減剤が提案されている。
【０００３】
例えば、特開平３−９３１８２号公報では、高吸収性樹脂とカルシウムアルミネートを主成分とする接地抵抗低減剤が提案されている（特許文献１）。この特許文献１によれば、高吸収性樹脂に多量の水を保水させることにより、電導性が向上すると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−９３１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された発明においては、高吸水性樹脂が高価であるから接地電極の周辺に大量に混入させるにはコスト面での問題がある。また、周辺土壌を保水することにより電導性を向上させるタイプの接地抵抗低減剤は、土壌の水はけや気候・天候に影響され易く、雨量の少ない場所では効果が維持できないという問題もある。
【０００６】
ところで、近年、環境問題に対する意識の高まりから廃棄物の処理の問題が大きくなっている。たとえば、自動車などのバッテリー（鉛蓄電池）の廃液は、特別管理産業廃棄物であって、従来、中和するか焼却して処分されている。いずれの方法も膨大な処理費用がかかり、不法投棄が後を絶たない。
【０００７】
また、日本国内のホタテの水揚げ量は年間で約５１万４千トンであるが、その４０％に相当する約２０万５千トンが貝殻であり、その多くは処理されずに山積みにされているため、環境汚染の原因になる。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、従来、特別管理産業廃棄物であるバッテリー廃液や廃棄処理される貝殻を有効利用し、安全かつ安価であって、接地抵抗低を大きく低減することが可能な接地抵抗低減剤および接地抵抗低減剤の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る接地抵抗低減剤は、貝殻粉末と、この貝殻粉末を混合することでイオン交換により中和する中和酸性溶液とを含有してなる。
【００１０】
本発明に係る接地抵抗低減剤の製造方法は、貝殻粉末と中和酸性溶液とを混合してイオン交換により中和させた後に、水分を蒸発させて接地抵抗低減剤を製造する。
【００１１】
また、本発明の一態様として、前記中和酸性溶液がバッテリー廃液の水溶液であってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、従来、特別管理産業廃棄物であるバッテリー廃液や廃棄処理される貝殻を接地抵抗低減剤として有効利用することができ、しかも安全かつ安価であって接地抵抗低を大きく低減することができる接地抵抗低減剤を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る接地抵抗低減剤を製造する工程を示すフローチャート。
【図２】本実施例１の接地電極の施工状態を示す施工状態図である。
【図３】本実施例１の接地電極の周辺土壌の掘削状態を示す掘削状態図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る接地抵抗低減剤の実施形態について説明する。
【００１５】
本実施形態の接地抵抗低減剤は、貝殻粉末と、この貝殻粉末を混入することで中和する中和酸性溶液とを含有してなる粉末状のものである。
【００１６】
本実施形態における貝殻粉末は、ホタテの貝殻をはじめ、牡蠣の貝殻、蜆の貝殻、アワビの貝殻等、カルシウムを含有するアルカリ性を示すものであればすべての貝殻が対象となり、特に限定されるものではない。また、貝殻粉末の粒径も特に限定されるものではなく、中和酸性溶液と混合して中和可能な粒径であればよい。
【００１７】
本実施形態ではホタテ貝殻を好適な一例として挙げるところ、このホタテ貝殻は、内表面が微量のケラチン質で覆われた炭酸カルシウムが主成分のカルサイトと呼ばれる結晶体である。また、数種の金属成分を含みアルカリ性を示す。主な化学成分は、カルシウムが約３７．７重量％、ケイ素が約１．５重量％、アルミニウムが約０．６重量％、鉄が約０．５重量％、硫黄が約０．１重量％、チタンが約０．０４重量％である。
【００１８】
中和酸性溶液は、酸性の水溶液であり、アルカリ性を示す貝殻粉末を混入することでイオン交換により中和するものである。本実施形態における中和酸性溶液は、自動車等のバッテリー廃液を蒸留水で薄めた水溶液が使用される。本実施形態におけるバッテリー廃液は、車輌等で用いられる鉛蓄電池の電解液であり、一般に、比重約１．２８、硫酸濃度約３７．４重量％の希硫酸である。
【００１９】
なお、中和酸性溶液はバッテリー廃液の水溶液に限定されるものではなく、必要に応じて適宜選択される。
【００２０】
また、本実施形態における接地抵抗低減剤は、セメントを混入して製品化させてもよい。
【００２１】
つぎに、本発明に係る接地抵抗低減剤の製造方法について図１に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００２２】
本実施形態の接地抵抗低減剤の製造方法は、貝殻を粉末状に粉砕する粉砕工程Ｓ１と、貝殻粉末と中和酸性溶液とを混合する混合工程Ｓ２と、その混合物の水分を蒸発させる蒸発工程Ｓ３とを有する。以下に、各工程について詳細に説明する。
【００２３】
粉砕工程Ｓ１では、粉砕機によりホタテの貝殻を適当な大きさに粉砕し粉末状にする。粉砕する方法は、各種の粉砕機を使用すればよいが、ハンマーで叩いて粉砕してもよい。また、貝殻粉末の粒径は特に限定されるものではないし、必ずしも粒径が揃っていなくてもよいが、本実施形態では約４０ｍｍ以下に粉砕されたものを使用する。
【００２４】
混合工程Ｓ２では、貝殻粉末と、中和酸性溶液とを混合して中和された混合物を生成する。本実施形態における中和酸性溶液は、バッテリー廃液を約１〜１０重量％とする水溶液である。本実施形態における混合工程Ｓ２では、この水溶液と、この水溶液の蒸留水と略同等重量の貝殻粉末とをミキサーに入れて撹拌することにより混合物が生成される。なお、貝殻粉末と、中和酸性溶液とを混合する方法はミキサーに限定されるものではなく、適宜選択されるものである。
【００２５】
蒸発工程Ｓ３では、前記混合工程Ｓ２で生成された混合物の水分を蒸発させて、本発明に係る接地抵抗低減剤を生成する。本実施形態では、前記混合物をセラミック製の蒸発皿に載せ、電気炉で加熱することにより水分を蒸発させているが、水分を蒸発させる方法は特に限定されるものではなく、耐熱容器に入れてコンロ等で加熱してもよく、自然乾燥させてもよい。
【００２６】
貝殻粉末と中和酸性溶液とのイオン交換による中和は、前記混合工程Ｓ２から前記蒸発工程Ｓ３にかけて行われる。本実施形態ではアルカリ性のホタテの貝殻粉末と、酸性のバッテリー廃液の水溶液とが混合されることにより中和反応が開始され、化学的な平衡状態になるまでイオン交換が行われる。
【００２７】
なお、生成された接地抵抗低減剤は、生成状態や接地工事等における使用状態に応じて適当な粒径に粉砕してもよい。
【００２８】
以上のような本実施形態の接地抵抗低減剤および接地抵抗低減剤の製造方法によれば、以下の効果を得ることがでる。
１．廃棄処理される貝殻と特別管理産業廃棄物であるバッテリー廃液という、産業廃棄物の組み合わせにより接地抵抗低減剤を製造することが可能であり、環境汚染の改善に大きく寄与することができる。
２．接地抵抗低減剤を安価に提供することができる。
３．アルカリ性の貝殻粉末と酸性の中和酸性溶液を中和反応させて中性化しているため、土壌に混入しても安全である。
４．接地電極の周辺土壌に混入することにより接地抵抗を大幅に低減することができる。
【実施例１】
【００２９】
実施例１では、接地抵抗低減剤を製造し、接地電極の周辺土壌に混入して接地抵抗の低減効果に関する実証実験を行った。
【００３０】
『中和酸性溶液の物質特性について』
まず、本実施例１で使用する中和酸性溶液の物質特性を調べた。本実施例１で使用する中和酸性溶液は、約４．９５Ｌの蒸留水に対して約０．０５Ｌのバッテリー廃液を撹拌しながら少しずつ添加し、濃度が均一になるようにして生成した。
【００３１】
本実施例１では、中和酸性溶液の物質特性として、水素イオン指数pH（potential Hydrogen）、電気伝導度EC（Electrical Conductivity）および含有鉛イオン濃度を測定した。なお、pHの測定には、東亜ＤＫＫ株式会社製のpHメーターＨＭ２５Ｒを使用した。ECの測定には、東亜ＤＫＫ株式会社製の電気伝導度計測器ＣＭ３０Ｇを使用した。含有鉛イオン濃度の測定には、日立製作所株式会社製の原子吸光光度計１８０−３０を使用した。以下に測定結果を示す。
【００３２】
本実施例１における中和酸性溶液は、pHが０．７５以下、ECが１０Ｓ／ｍ以上、含有イオン濃度が約０．００９ｐｐｍであった。なお、pHについては、pHメーター（ＨＭ２５Ｒ）の下限が０．７５であるため、実際の値は測定範囲を超えていた。また、ECについても、電気伝導度計測器（ＣＭ３０Ｇ）の上限が１０Ｓ／ｍであるため、実際の値は測定範囲を超えていた。
【００３３】
ところで、バッテリー廃液の廃棄可能なpHは、国の廃棄物処理に関する基準である「廃棄物の処理及び清掃に関する法律施行令に基づく、特別管理一般廃棄物及び特別管理産業廃棄物の処分又は再生の方法として環境大臣が定める方法、第４項ハ」によれば、pHが２〜１２．５内である。このことを踏まえると、本実施形態で使用するバッテリー廃液のpHが０．７５以下を示しているため、このまま土壌に混入することはできない。
【００３４】
一方、含有鉛イオン濃度は約０．００９ｐｐｍであり、水質汚濁防止法排水基準に基づく基準値である０．１ｐｐｍ以下である。以下に示す表１は、中和酸性溶液内のバッテリー廃液の含有量を変えて、含有イオン濃度を測定した測定値である。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
表１に示すように、バッテリー廃液の含有量が１０重量％の水溶液における含有イオン濃度は０．０９９ｐｐｍであり、それ以下のバッテリー廃液の含有量の場合は、水質汚濁防止法排水基準に基づく基準値以下であることがわかった。
【００３７】
以上の結果より、含有鉛イオン濃度の環境負荷を考慮すると、中和酸性溶液におけるバッテリー廃液の含有量は１〜１０重量％が望ましい。
【００３８】
『本発明に係る接地抵抗低減剤について』
つぎに、バッテリー廃液の含有量が１重量％の水溶液とホタテの貝殻を用いて接地抵抗低減剤を作成し、物質特性を測定した。
【００３９】
まず、ホタテの貝殻を粉砕機により、粒径が約４０ｍｍ以下の荒粉砕と、約２０ｍｍ以下の細粉砕の２種類の貝殻粉末を作製した。これら２種類の貝殻粉末４．９５ｋｇと、５Ｌの前記バッテリー廃液の水溶液とを混合し、１時間撹拌して中和させた混合物を生成した。そして、その混合物を蒸発皿に載せて、温度１００℃で約２時間加熱し、水分を蒸発させて本発明に係る接地抵抗低減剤を生成した。
【００４０】
生成した各接地抵抗低減剤について、pH値、EC値をそれぞれ測定した。また、ダイオネックス社製のイオンクロマトグラフィーにより塩化物イオンと、硫酸イオンの含有量の測定を行った。測定結果を表２に示す。
【００４１】
【表２】
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【００４２】
荒粉砕された貝殻粉末を用いて生成された接地抵抗低減剤では、pHが約８．５４、ECは約３８．５ｍＳ／ｍ、塩化物イオンの含有量は約１．５重量％、硫酸イオンの含有量は約３．０重量％であった。
【００４３】
一方、細粉砕された貝殻粉末を用いて生成された接地抵抗低減剤では、pHが約９．１０、ECは約４５．０ｍＳ／ｍ、塩化物イオンの含有量は約２．５重量％、硫酸イオンの含有量は約４．０重量％であった。
【００４４】
以上の測定結果より、貝殻粉末の粒径が小さい方がpHがアルカリ性へとより進む傾向があり、ECが大きくなる傾向があると考えられる。このpH８．５４〜９．１０は、前述した国の廃棄可能な基準である２〜１２．５内であるため、土壌に混入しても問題ないレベルである。
【００４５】
また、塩化物イオンおよび硫酸イオンの含有量はともに４重量％以下であり、土壌に混入しても問題ないレベルであった。
【００４６】
『本発明に係る接地抵抗低減剤を使用した接地試験について』
次に、本実施形態の接地抵抗低減剤について接地抵抗を測定するため、接地電極の接地工事を行って実測した。接地抵抗低減剤は荒粉砕された貝殻粉末と細粉砕された貝殻粉末とを荒粉砕が約４０重量％と細粉砕が約６０重量％となる割合で混合し、前述した製造方法により製造した。
【００４７】
まず、図２に示すように、約３ｍ間隔でＮｏ．１〜Ｎｏ．５の５カ所に接地電極１を打ち込み、この状態での接地抵抗をウエンナー法により測定した。
【００４８】
つぎに、図３に示すように、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５の各箇所の接地電極１の周辺を直径０．４５ｍ、深さ１．５ｍの円筒形に掘削し、その掘削した土に５重量％、１０重量％、１５重量％、２０重量％、２５重量％の割合でそれぞれ前記接地抵抗低減剤を混ぜ合わせて埋め戻した。
【００４９】
そして、ウエンナー法を使って、埋め戻し直後、埋め戻し後１時間、埋め戻し後１日、埋め戻し後７日、埋め戻し後１カ月の各経過時間における接地抵抗を測定した。以下の表３に測定結果をまとめる。
【００５０】
【表３】
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【００５１】
表３は、接地電極１の各設置箇所における大地抵抗率、接地抵抗低減剤の混入前の接地抵抗値、接地抵抗低減剤の混入後の接地抵抗値、および混入前から混入後の接地抵抗値の減少率を示している。
【００５２】
表３に示すように、いずれの接地箇所においても接地電極１だけの場合に比べると、接地抵抗低減剤を混入することにより接地抵抗が大きく低減している。また、混入直後から埋め戻し７日経過後までは接地抵抗が低下していく傾向があり、その後は安定する傾向を示した。
【００５３】
また、接地抵抗低減剤の混合割合の違いによる接地抵抗の減少率を比較すると、例えば埋め戻し後１カ月のデータで比較すれば、混合割合が１０〜２０重量％の場合に高い減少率になっており、特に混合割合が１５重量％のときに約５６％まで減少し、顕著な減少率を示した。
【００５４】
以上の結果によれば、本実施例１の接地抵抗低減剤が、接地抵抗を低減させる効果に優れており、かつ環境負荷が小さいことを実証することができた。
【符号の説明】
【００５５】
１  接地電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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