(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生コンクリート車から排出される洗浄水のｐＨを低下する装置において、
前記洗浄水を注水する注水口と、
前記注水口から注水された前記洗浄水を貯留する貯留室と、
前記生コンクリート車から排出される排気ガスを、前記貯留室内に送気する送気部と、を備え、
前記排気ガスは、前記生コンクリート車の排圧によって前記貯留室内に送気され、
前記貯留室内であって、前記排気ガスが通過する上方に、仕切り板が設置され、
前記仕切り板は、前記排気ガスの通過に対して障壁となるように、波状又は凹凸状に形成され、
前記貯留室に貯留された前記洗浄水内を、前記貯留室内に送気された前記排気ガスが通過し、さらに前記仕切り板の形状によって通過を妨害された前記排気ガスが、前記貯留室内の前記洗浄水を撹拌することで、前記洗浄水のｐＨが低下する、ことを特徴とする生コンクリート車洗浄水のｐＨ低下装置。
【請求項２】
生コンクリート車から排出される洗浄水のｐＨを低下する方法において、
前記洗浄水を貯留室に貯留する貯水工程と、
前記生コンクリート車から排出される排気ガスを、前記生コンクリート車の排圧によって、前記貯留室内に送気する送気工程と、を備え、
前記貯留室の上面には、前記排気ガスの通過に対して障壁となるように、波状又は凹凸状に形成された前記仕切り板が設置され、
前記貯留室に貯留された前記洗浄水内を、前記貯留室内に送気された前記排気ガスが通過していくとともに、前記仕切り板の形状によって通過を妨害された前記排気ガスが、前記貯留室内の前記洗浄水を撹拌することで、前記洗浄水のｐＨが低下する、ことを特徴とする生コンクリート車洗浄水のｐＨ低下方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、生コンクリート車（以下、「生コン車」という。）を洗浄する際に生ずる洗浄水（以下、「生コン車洗浄水」という。）のｐＨを低下させる技術に関するものであり、より具体的には、生コン車から排出される排気ガスを利用して生コン車洗浄水のｐＨを低下させる装置と方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートは、鋼材とともに主要な建設材料であり、ダム、トンネル、橋梁といった土木構造物や、集合住宅、オフィスビルなどの建築構造物をはじめ、様々な構造物に用いられている。一般的にコンクリートは、工場や現場内プラントで製造され、目的の型枠付近まで運搬されて打設される。このようにコンクリートには硬化前と硬化後の状態があり、硬化する前、つまりセメントと水、骨材等を練り混ぜた状態のコンクリートを、生コンクリートあるいはフレッシュコンクリートと呼んでいる。なおここでは便宜上、硬化前のコンクリートを「生コン」ということとする。また、生コンを運搬する専用車は、アジテータ車やトラックミキサー車などともいわれるが、ここでは「生コン車」ということとする。
【０００３】
生コン車は、運搬時に生コンを収容するためのドラムを備えており、打設完了後であっても一部の生コンが残るため、作業後にはこのドラム内を洗浄している。洗浄は主に水を使用して行われるが、洗浄によって排出される生コン車洗浄水は当然ながら生コンを含んでおり、生コンのｐＨが１２〜１３であることからこの生コン車洗浄水も強いアルカリ性を示す。
【０００４】
強アルカリの生コン車洗浄水は、中和したうえで放出される。図６は、生コン車洗浄水を中和する従来技術を示す説明図である。この図に示すように従来は、生コン車洗浄水を一旦原水槽に溜め、次に原水槽の上澄みをポンプアップして中和処理層に移し、そして大量の炭酸ガスを高圧で送ることによって生コン車洗浄水を中和している。つまり、生コン車洗浄水を中和するためには、大量の炭酸ガスを要し、さらには高圧で炭酸ガスを送るための動力装置が必要となるなど、相当なコストがかかっていた。
【０００５】
そこで特許文献１では、コストをかけて中和した生コンスラッジ（生コン車洗浄水に含まれる一部）を有効に活用するため、埋め戻し材として再利用する技術を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−０８７７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１で提案される技術を用いれば、中和することで生コンスラッジを埋め戻し材として再利用することができる。しかしながら特許文献１の技術は、硫酸第一鉄や高分子凝集剤、無機粉末を用意しなければならないうえ、撹拌混合装置も必要となり、相当なコストがかかるという問題がある。
【０００８】
また、図６に示す従来技術も、既述のとおりやはり相当なコストがかかるという問題がある。加えて、生コン車を洗浄する際にはドラムを回転させるため車のエンジンを動作させるが、その結果、洗浄中は生コン車の排気ガス（ＣＯ２）、つまり温室効果ガスが排出されるという問題も抱えていた。
【０００９】
本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解決することであり、すなわち、洗浄中における生コン車の排気ガス（ＣＯ２）を抑えつつ生コン車洗浄水のｐＨを低下し、しかも、大量の炭酸ガスや特別な材料を必要とせず、さらに生コン車の排気ガスを生コン車洗浄水内に送るための特段の動力も必要としない、生コン車洗浄水のｐＨ低下装置、及び生コン車洗浄水のｐＨ低下方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明は、洗浄中に生コン車から排出される排気ガスを活用して生コン車洗浄水のｐＨを低下するという点に着目してなされたものであり、これまでにない発想に基づいて行われたものである。
【００１１】
本願発明の生コン車洗浄水のｐＨ低下装置は、洗浄水を注水する注水口と、洗浄水を貯留する貯留室、生コン車から排出される排気ガスを貯留室内に送気する送気部を備えたものである。排気ガスが、生コン車の排圧によって貯留室内に送気され、さらに排気ガスが貯留室の洗浄水内を通過していくことで、排気ガスの酸性成分（ＣＯ２）と洗浄水のアルカリ性成分が反応し、洗浄水のｐＨが低下する。
【００１２】
本願発明の生コン車洗浄水のｐＨ低下装置は、仕切り板を備えたものとすることもできる。この仕切り板は、排気ガスの通過に対して障壁となるように、波状又は凹凸状に形成されており、この形状によって通過を妨害された排気ガスが、貯留室内の洗浄水を撹拌し、この結果、中和反応が促進される。そのためこの仕切り板は、貯留室内であって排気ガスが通過する上方に設置される。
【００１３】
本願発明の生コン車洗浄水のｐＨ低下方法は、貯水工程と送気工程を備えた方法である。貯水工程では、洗浄水が貯留室に貯留され、送気工程では、生コン車から排出される排気ガスが、生コン車の排圧のみによって貯留室内に送気される。なお、貯留室の上面には、排気ガスの通過に対して障壁となるように波状又は凹凸状に形成された仕切り板が設置されている。送気された排気ガスが、貯留室の洗浄水内を通過していく際、仕切り板の形状によってその通過が妨害されることで、洗浄水と排気ガスが撹拌され、中和反応が促進される。
【発明の効果】
【００１４】
本願発明の生コン車洗浄水のｐＨ低下装置、及び生コン車洗浄水のｐＨ低下方法には、次のような効果がある。
（１）生コン車洗浄水のｐＨが著しく低下するため、最終的に濁水処理設備で中和する際、使用する炭酸ガスの量を大幅に削減することができる。
（２）洗浄中に生コン車から排出される排気ガス（ＣＯ２）を低減することができ、すなわち温室効果ガス（ＣＯ２）の排出量を抑えることができる。
（３）生コン車による低い排圧であっても、排気ガスが生コン車洗浄水内を通過することができる。その結果、特段の動力装置を必要とせず、低いコストで実施することができる。
（４）生コン車洗浄水のｐＨ低下装置に仕切り板を設けることで、生コン車洗浄水と排気ガスが撹拌され、さらに中和反応が促進される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】生コン車洗浄水のｐＨ低下方法の主要な処理を示すフロー図。
【図２】生コン車洗浄水のｐＨ低下方法を説明するためのモデル図。
【図３】本願発明の生コン車洗浄水のｐＨ低下装置の詳細を示す断面図。
【図４】生コン車１００の洗浄中の生コン車洗浄水のｐＨと、生コン車洗浄水が吸収したＣＯ２量を示すグラフ図。
【図５】生コン車洗浄水（単位水量あたり）を中和するために要する炭酸ガス量を表すグラフ図。
【図６】生コン車洗浄水を中和する従来技術を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本願発明の生コン車洗浄水のｐＨ低下装置、及び生コン車洗浄水のｐＨ低下方法の実施形態の一例を、図１と図２を参照しながら説明する。図１は、生コン車洗浄水のｐＨ低下方法の主要な処理を示すフロー図であり、図２は、生コン車洗浄水のｐＨ低下方法を説明するためのモデル図である。
【００１７】
運搬した生コンの打設が完了した生コン車１００は、所定の洗浄場所まで移動して洗浄を行う（Ｓｔｅｐ１０）。洗浄場所には原水槽２００が設置されており、生コン車１００の洗浄によって生ずる生コン車洗浄水は、この原水槽２００内に排水される（Ｓｔｅｐ２０）。なお、生コン車１００の洗浄はドラムを回転させながら行うため、洗浄中、生コン車１００のエンジンは常に動作している。
【００１８】
次に、原水槽２００内に溜められた生コン車洗浄水の一部（例えば上澄み）が、ポンプアップされて本願発明の生コン車洗浄水のｐＨ低下装置３００（以下、単に「ｐＨ低下装置３００」という。）に供給される（Ｓｔｅｐ３０）。したがってｐＨ低下装置３００は、原水槽２００の近くに配置するとよい。
【００１９】
ここで図３を参照しながら、ｐＨ低下装置３００について詳しく説明する。図３は、ｐＨ低下装置３００の詳細を示す断面図である。この図に示すようにｐＨ低下装置３００は、天板と、底板、４つの側板で構成される略直方体の水槽３０１を備えている。そして、この水槽３０１内には、生コン車洗浄水を溜めることができる空間（以下、「貯留室」という。）が形成されている。なお、水槽３０１の一部（例えば天板や側板）には、生コン車洗浄水を注水するための開口部（以下、「注水口」という。）が設けられている。
【００２０】
また、水槽３０１の一部（例えば天板や側板）には、生コン車からの排気ガスを送気するための開口部（以下、「送気口３０２」という。）が設けられ、この送気口３０２から流入する排気ガスを案内する送気管３０３も設けられている。ここでは便宜上、送気口３０２と送気管３０３をまとめて「送気部」ということとする。
【００２１】
貯留室には、複数（図では３つ）の支持体３０４に支持された仕切り板３０４が設置されている。後述するようにこの仕切り板３０５は、生コン車洗浄水内に長い時間滞留するように、排気ガスの通過を妨害するためのものある。したがって、送気管３０３の出口は仕切り板３０５の下方に位置しており、ここから排出された排気ガスは仕切り板３０５の下方を通過していく。言い換えれば、仕切り板３０５と水槽３０１の底板によって、排気ガスの通気路が形成される。
【００２２】
仕切り板３０５の下面（つまり排気ガスと接触する面）は、排気ガスの通過に対して障壁となるように波状又は凹凸の形状を呈している。一方で、低い排圧でも排気ガスが仕切り板３０５の下面を通過できるように、仕切り板３０５は傾斜して配置されている。具体的には、排気ガスの通気路の起点側（図では左側）から終点側（図では右側）に向かって上り勾配となるよう、仕切り板３０５は配置される。つまり排気ガスの通気路は、起点側から終点側に向けて徐々に通気断面が大きくなっているわけである。
【００２３】
仕切り板３０５の下面を通過した排気ガスは、水槽３０１の一部（例えば天板や側板）に設けられた開口部（以下、「排気口３０６」という。）から、ｐＨ低下装置３００の外部に放出される。また、十分にｐＨが低下した生コン車洗浄水は、排水バルブ３０７を開けることで、ｐＨ低下装置３００の外部に排出される。
【００２４】
図１に戻って、後続の処理について説明する。生コン車洗浄水の一部がｐＨ低下装置３００の注水口から注水され（Ｓｔｅｐ３０）、貯留室内には所定量の生コン車洗浄水が貯留される。このとき、生コン車洗浄水の貯留高さ（いわば水深）は、ある程度低く設定するとよい。例えば、５０ｃｍ以内、望ましくは３５ｃｍ〜４５ｃｍとする。本願発明では、排気ガスが生コン車洗浄水内を通過するための圧力は、生コン車が備える排圧を利用することとしている。つまり、比較的低い圧力で排気ガスを押す必要がある。したがって、排気ガスに作用する水圧を小さくする、すなわち生コン車洗浄水の貯留高さをある程度低くする方がよいわけである。
【００２５】
貯留室内に所定量の生コン車洗浄水が貯留されると、生コン車１００から排出される排気ガスを貯留室内に送気する（Ｓｔｅｐ４０）。既述のとおり生コン車１００の洗浄中は、エンジンが動作しており、排気ガスが排出され続けている。本願発明では、この排気ガスを有効活用するわけである。具体的には、生コン車１００の排気口（マフラー）に排気管を接続し、この排気管の一端をｐＨ低下装置３００の送気口３０２に連結する。これにより、生コン車１００から排出される排気ガスは、マフラーから、排気管、送気口３０２、送気管３０３を通って、貯留室内に貯留される生コン車洗浄水の中に排出される。
【００２６】
生コン車洗浄水の中に排出された排気ガスは、仕切り板３０５が障害となって円滑に通過することができず、結果的に長い時間生コン車洗浄水内に滞留することとなる。さらに、仕切り板３０５の波状（又は凹凸）形状の効果で、排気ガスが生コン車洗浄水を撹拌しながら通過していく。このように、長い時間しかも撹拌しながら排気ガスが生コン車洗浄水を通過していくため、排気ガスと生コン車洗浄水が効率的に反応し、生コン車洗浄水のｐＨが低下する。より詳しくは、排気ガスに含まれる酸性成分（特にＣＯ２）と、生コン車洗浄水に含まれるアルカリ性成分（Ｃａ（ＯＨ）２）の中和反応によって、生コン車洗浄水のｐＨが低下していく。
【００２７】
所定時間、排気ガスを送気（Ｓｔｅｐ４０）すると、貯留室内の生コン車洗浄水のｐＨを測定する（Ｓｔｅｐ５０）。計測したｐＨがあらかじめ設定した基準ｐＨ（閾値のことで、例えばＰＨ１０やＰＨ１１など）に達していない（上回っている）場合、生コン車洗浄水のｐＨは十分低下していないと判断し（Ｓｔｅｐ６０，Ｎｏ）、引き続き排気ガスを送気（Ｓｔｅｐ４０）する。一方、計測したｐＨが基準ｐＨを下回っている場合、生コン車洗浄水のｐＨは十分低下したと判断し（Ｓｔｅｐ６０，Ｙｅｓ）、二次中和装置４００（図２）に投入して炭酸ガス５００で中和する（Ｓｔｅｐ７０）。なおここでの中和処理は、従来からの技術を使用して行う。
【００２８】
以下、本願発明の効果を確認するために本願の発明者が実施した実験結果について説明する。図４は、生コン車１００の洗浄中の生コン車洗浄水のｐＨと、生コン車洗浄水が吸収したＣＯ２量を示すグラフ図である。洗浄中は、生コン車１００のドラムは低速回転と高速回転を繰り返している。
【００２９】
図４から分かるように、生コン車１００の洗浄中に生コン車洗浄水（０．４ｍ３）のｐＨが６分間で１２．０９から１０．５５にまで低下している。
【００３０】
次に、生コン車洗浄水のｐＨを低下させることが、最終中和に必要な炭酸ガス量をどの程度低減できるかについて説明する。温度が一定であれば、水溶液中の水素イオン濃度［Ｈ＋］と水酸イオン濃度［ＯＨ−］の積は一定であり、以下の式が成立することが知られている。
［Ｈ＋］［ＯＨ−］＝１０−１４  （２５℃の場合）
すなわち、生コン車洗浄水のｐＨをｎとすれば［Ｈ＋］＝１０−ｎであるから、生コン車洗浄水中の水酸イオン濃度は以下のように表すことができる。
［ＯＨ−］＝１０−１４／１０−ｎ  （ｍｏｌ／Ｌ）
したがって、生コン車洗浄水を中和するためには、生コン車洗浄水中の［ＯＨ−］＝１０−（１４−ｎ）のグラム当量に対応する［Ｈ＋］の量が必要であり、炭酸ガスで中和する場合、必要な炭酸ガスの使用量は以下の式で示される。なお式中、Ｘは炭酸ガス量（ｋｇ）であり、Ｑは水量（ｍ３）、Ｍは炭酸ガスの分子量（４４ｇ／ｍｏｌ）である。ただし、下式で求められる量は理論値であり、通常は安全率（例えば３）を乗ずることによって実質量が算出される。
X＝Q×１０−（１４−ｎ）×Ｍ
図５は、上式をグラフ化した図であり、生コン車洗浄水（単位水量あたり）を中和するために要する炭酸ガス量を表すグラフ図である。
【００３１】
例えば、ｐＨ１２の生コン車洗浄水１ｍ３と、ｐＨ１１の生コン車洗浄水１ｍ３について、それぞれ必要な炭酸ガス量（理論値）を求めてみる。
［ｐＨ１２の場合］  
X１＝１×１０−（１４−１２）×４４＝０．４４ （ｋｇ）
［ｐＨ１１の場合］  
X２＝１×１０−（１４−１１）×４４＝０．０４４ （ｋｇ）
このように、ｐＨ１２からｐＨ１１に低下させるだけで、使用する炭酸ガス量は著しく低減することができることがわかる。図４が示すように、本願発明によれば生コン車洗浄水のｐＨを低下させることができ、すなわち最終工程である中和処理（Ｓｔｅｐ７０）で使用する炭酸ガス量を大幅に低減することができる。特に、図５から分かるように、生コン車洗浄水のｐＨが高い（例えば１２程度）ときほど、本願発明が奏する効果は大きい。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本願発明の生コン車洗浄水のｐＨ低下装置、及び生コン車洗浄水のｐＨ低下方法は、トンネルをはじめとする種々のコンクリート施工現場や、生コン製造工場等において、好適に利用することができる。本願発明が、地球環境に配慮した生コン車の洗浄手法を提供することを考えれば、産業上利用できるばかりでなく社会的にも大きな貢献を期待し得る発明といえる。
【符号の説明】
【００３３】
１００    生コン車
２００    原水槽
３００    本願発明の生コン車洗浄水のｐＨ低下装置（ｐＨ低下装置）
３０１    （ｐＨ低下装置の）水槽
３０２    （ｐＨ低下装置の）送気口
３０３    （ｐＨ低下装置の）送気管
３０４    （ｐＨ低下装置の）支持体
３０５    （ｐＨ低下装置の）仕切り板
３０６    （ｐＨ低下装置の）排気口
３０７    （ｐＨ低下装置の）排水バルブ
４００    二次中和装置
５００    炭酸ガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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