(57)【要約】【課題】特殊な発泡材や製造工程を要しない安価かつ簡素な構成で良好なガス処理ができるようにする。【解決手段】多数の粒体１２がセメントをバインダとして相互結合されてなり、各粒体同士の間にガスが流通可能な空隙１４が確保されたガス吸収材１０を成形し、その空隙１４内に侵入した窒素酸化物等のガスがセメントのアルカリによって中和されるようにする。このガス吸収材１０は、例えば廃材を破砕して粒体にし、これにより得られた多数の粒体を流動状態のセメントに混ぜて所定形状の型内に入れ、当該セメントを固化する方法により、成形することができる。【選択図】      図１
2004209333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の粒体がセメントをバインダとして相互結合されてなり、各粒体同士の間にガスが流通可能な空隙が確保されたガス吸収材と、このガス吸収材を収納し、かつ、当該ガス吸収材に処理ガスを接触させるためのガス流通路が形成されたハウジングとを備えたことを特徴とするガス吸収器。
【請求項２】
請求項１記載のガス吸収器において、前記各粒体の最大寸法が１ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることを特徴とするガス吸収器。
【請求項３】
請求項１または２記載のガス吸収器において、前記ガス吸収材における空隙率が２０％以上３０％以下であることを特徴とするガス吸収器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のガス吸収器において、前記粒体は、廃材を破砕したものであることを特徴とするガス吸収器。
【請求項５】
廃材を破砕して粒体にする破砕工程と、この破砕工程で得られた多数の粒体を流動状態のセメントに混ぜて所定形状の型内に入れ、当該セメントを固化することにより、前記粒体同士の間にガスが流通可能な空隙が確保され、かつ、当該粒体同士が前記セメントをバインダとして相互結合されたガス吸収材を成形する成形工程とを含むことを特徴とするガス吸収材の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載のガス吸収材の製造方法において、前記廃材には、コンクリート塊、アスファルト塊、残土、金属材料、セラミックス、木屑のうちの少なくとも一つが含まれるものを用いることを特徴とするガス吸収材の製造方法。
【請求項７】
多数の粒体がセメントをバインダとして相互結合されてなり、各粒体同士の間にガスが流通可能な空隙が確保されたガス吸収材の当該セメントに水分を供給しておき、前記空隙に処理対象ガスを侵入させて前記セメントのもつアルカリ成分と中和させることを特徴とするガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大気中の窒素酸化物や硫黄酸化物、一酸化炭素、二酸化炭素といった処理対象ガスを吸収して中和除去するためのガス吸収器及びこれに用いられるガス吸収材の製造方法並びに前記ガスの処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、大気中の窒素酸化物等を吸収、除去するための手段として、セメントのもつアルカリ成分を利用し、当該アルカリ成分と前記窒素酸化物等とを中和反応させるものが知られている。
【０００３】
例えば下記特許文献１には、シリカ分とアルミナ分を主成分とする粉状ないし粒状の鉱物材をセメントスラリに配合して常圧高温養生することにより、気孔径の比較的揃った水酸化カルシウム及び炭酸カルシウム組成の多孔質体を生成し、次いでこの多孔質体を高圧高温養生することにより、ゼオライト類似物を含んだ多孔質の硬化体からなる吸着材を形成するようにしたものが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１３−１１３１６５号公報（第５頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１記載の方法では、多孔質の（すなわち気泡をもった）セメント成形体を得るために、高価な鉱物材を配合しなければならず、さらに、その配合後には常圧高温養生さらには高圧高温養生という特別な工程を経る必要があるため、コスト高となる欠点がある。また、最終的に得られる気泡が独立気泡となる可能性は低いといえず、当該独立気泡では成形体内にガスを十分に採り込むことができない。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、安価かつ簡素な構成で良好なガス処理を行うことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、多数の粒体がセメントをバインダとして相互結合されてなり、各粒体同士の間にガスが流通可能な空隙が確保されたガス吸収材と、このガス吸収材を収納し、かつ、当該ガス吸収材に処理ガスを接触させるためのガス流通路が形成されたハウジングとを備えたガス吸収器である。
【０００８】
このガス吸着器によれば、ハウジング内に取り込まれたガスは、ガス吸着材において粒体同士の間に形成されている隙間内に侵入し、かつ、これら粒体のバインダとなっているセメントのアルカリ成分と反応することにより中和され、除去される。すなわち、従来のようにセメント成形体の内部に形成された気泡にガスが侵入するのではなく、セメントで固められた粒体同士の間に形成された隙間にガスが侵入し、その粒体のバインダとしてのセメントと中和反応するものであるため、鉱物材等の高価で特殊な発泡材は不要であり、かつ、吸着材内に十分なガス流通路を確保することができる。
【０００９】
このように、前記各粒体は当該粒体同士の間にガス流通路を確保する役割を担うだけのものであるため、その材質は問わず、例えば当該粒体として廃材を破砕したものを用いることにより、きわめて安価でリサイクル性の高いガス吸着器を得ることができる。また、前記粒体として適当な大きさの砂利などを用いることも可能である。
【００１０】
ここで、前記粒体同士の間に良好なガス流通路を確保するには、各粒体の最大寸法が１ｍｍ以上１００ｍｍ以下の範囲にあることが、より望ましい。ここでいう「粒体の最大寸法」は、ＪＩＳで定義される（粗骨材の）最大寸法と同義であり、質量で９０％以上の粒体が通るふるいのうち、最小寸法のふるいの呼び寸法で表される。
【００１１】
前記ガス吸収材の具体的な空隙率としては、２０％〜３０％とするのが好ましい。２０％未満であると十分なガス流通路を確保するのが難しく、逆に３０％以上であると必要強度を得るのが難しくなる。ここでいう空隙率は、ガス吸収材の全体積中において前記間隙の占める割合を意味し、その測定方法例については後に詳述する。
【００１２】
また本発明は、前記ガス吸着材を製造するための方法であって、廃材を破砕して粒体にする破砕工程と、この破砕工程で得られた多数の粒体を流動状態のセメントに混ぜて所定形状の型内に入れ、当該セメントを固化することにより、前記粒体同士の間にガスが流通可能な空隙が確保され、かつ、当該粒体同士が前記セメントをバインダとして相互結合されたガス吸収材を成形する成形工程とを含むものである。
【００１３】
この方法によれば、廃材を破砕して得られる粒体を母材として用いることにより、材料費の低減及びリサイクル性の向上を図ることができる。しかも、当該粒体とセメントとを混ぜた後は単にセメントを固化させるだけでよく、従来のようにセメント内を発泡させるために特別な養生を行う必要は特にないので、工程も簡単であり、総じてコストは著しく低減される。
【００１４】
ただし、本発明は前記セメントを発泡させることを除外する趣旨ではない。
【００１５】
上述のように、粒体はガス流通路形成手段として機能するものであるため、その原材料となる廃材の材質は問わず、コンクリート塊、アスファルト塊、残土、金属材料、セラミックス、木屑等、種々の廃材の再利用が可能である。
【００１６】
また本発明は、前記ガス吸収材、すなわち、多数の粒体がセメントをバインダとして相互結合されてなり、各粒体同士の間にガスが流通可能な空隙が確保されたガス吸収材を用いたガス処理方法であり、当該セメントに水分を供給しておき、前記空隙に処理対象ガスを侵入させて前記セメントのもつアルカリ成分と中和させるものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１に示すガス吸着材１０は、セメントをバインダとして多数の粒体１２を相互結合し、かつ、これら粒体１２同士の間に空隙１４を確保したものであり、当該空隙１４内に処理対象ガスの侵入が可能となっている。
【００１９】
このガス吸着材１０は、例えば次の工程により製造することができる。
【００２０】
１）廃材（例えばコンクリート塊、アスファルト塊、残土、金属材料、セラミックス、木屑といった建設廃材）を破砕機等で破砕し、その破砕物を例えばふるいにかけることにより適当な粒径をもった粒体１２を採択する（破砕工程）。
【００２１】
具体的に、各粒体１２は、その最大寸法が１ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることがより好ましい。最大寸法が１ｍｍ未満であると、粒体１２の目が細かすぎて粒体１２同士の間に十分な大きさのガス流通路を確保することが難しくなり、逆に１００ｍｍ以上であるとガス流通路の数が著しく減って当該ガス流通路をバランスよく配することが難しくなる。
【００２２】
２）破砕工程で得られた多数の粒体１２を例えばセメントミキサーにより流動状態のセメント（例えば水を付加したセメントペースト）と混合して練り、これを所定形状の型内に入れる。そして、当該セメントを固化することにより、前記ガス吸収材１０、すなわち、前記粒体１２同士の間にガスが流通可能な空隙１４が確保され、かつ、当該粒体１２同士が前記セメントをバインダとして相互結合されたガス吸収材１０を成形する（成形工程）。
【００２３】
この成形工程では、単にセメントを固化させるだけでよく、従来のようにセメント内で発泡させる必要は特にないため、発泡材は不要であり、また高温高圧養生などの特殊な工程も省略が可能である。
【００２４】
ここで、前記セメントが多すぎると当該セメントによって空隙が埋まってしまうため、当該セメントによる結合力を確保しながら空隙を形成できる範囲で配合をするのがよい。具体的な設定値はセメントの成分や粒体１２の粒径、重量等にもよるが、一般には、前記セメントペーストにおける水セメント比を２０％以上３０％以下とし、また、ガス吸収材１０の目標空隙率を２０％以上３０％以上とするのが、好ましい。前記水セメント比を採用する場合には、混和剤として、セメントペーストの分散性に優れ、かつ材料分離抵抗性に富む高性能ＡＥ減水剤を用いるのがよい。かかる配合の設計例については後に詳述する。
【００２５】
また、前記セメントは強アルカリ性を呈するものがより好ましく、具体的にはｐＨ１２〜１４のものが好適である。
【００２６】
前記成形工程では、粒体１２とセメントとの混合物を流し込む型の設定によって、種々の大きさや形状をもつガス吸収材１０を簡単に得ることができる。例えば、図２に示すようなパイプ材１６の中に粒体１２とセメントとの混合体を注入して固めれば、当該パイプ材１６の内周形状に対応した柱状のガス吸収材１０を得ることができる。
【００２７】
この場合、前記パイプ材１６をそのまま本発明にかかるガス吸収器のハウジングとして利用する（すなわち当該パイプ材１６内にガス吸収材１０を収納してパイプ材内側空間をガス流通路として利用する）ようにしてもよいし、前記パイプ材１６から一旦ガス吸収材１０を抜き出してこれを別のハウジング（例えば筒状ハウジング）内に装填するようにしてもよい。その場合、ガス吸収材成形用の型として半割式のものを用いれば、成形後のガス吸収材１０の取り出しがより容易となる。
【００２８】
図３及び図４は、前記ガス吸収材１０を用いて構築したガス吸収器の一例を示したものである。
【００２９】
このガス吸収器は、複数本の使用済みタイヤ３０を再利用したもので、これらのタイヤ３０の中に多数のガス吸収材１０を充填し、かつ、当該タイヤ３０を専用の箱型ケース２０に格納することにより構成されている。すなわち、当該箱型ケース２０及びタイヤ３０によって、ガス吸収材を収納するハウジングが構成されている。
【００３０】
各タイヤ３０は、中央に円形の貫通孔３２を有するドーナツ状をなし、かつ、その貫通孔３２に向かって（すなわち径方向内側に）開口する中空状をしており、その中空部分（前記貫通孔３２を囲む部分）に多数のガス吸収材１０が詰め込まれている。そして、各貫通孔３２が同軸状態で一列に並ぶ配置で各タイヤ３０がケース２０内に装填されている。
【００３１】
ケース２０は、横置き状態で上方に開口部２２をもつ直方体状の有底容器として形成され、当該開口部２２から噴霧や降水の利用等によってタイヤ３０内の各ガス吸収材１０に適当な水分の補給が可能となっている。
【００３２】
なお、ここで供給される水は純水でもよいが、塩基性の高い水溶液（例えばコンクリート工場の排水）であれば後述の中和反応をより促進させることが可能になる。
【００３３】
前記ケース２０内には、その長手方向（図４（ｂ）では左右方向）に並ぶ配置で前記各タイヤ３０が格納している。そのケース長手方向の両側壁にはこれを貫通するガス流通口２４，２６が設けられており、これらのガス流通口２４，２６はケース２０内に装填される前記各タイヤ３０の貫通孔３２とほぼ合致する位置に形成されている。すなわち、両ガス流通口２４，２６及びその間の各タイヤ３０の貫通孔３２によって、ガス流通路が形成されている。
【００３４】
なお、図３及び図４（ａ）（ｂ）において２８はケース２０の上縁に形成された吊下げ用フックである。また、図３に示すようにタイヤ３０の上側などにもガス吸収材１０を追加して設けるようにしてもよい。
【００３５】
以上示したようなガス吸収器を適当な箇所（例えば走行車の排ガスを処理する場合には中央分離帯など）に設置すると、その処理対象ガス（例えば窒素酸化物や硫黄酸化物）またはこれを含む大気は、ケース２０のガス流通口２４（または２６）から各タイヤ３０の中央貫通孔３２内に入り込み、さらには各ガス吸収材１０の各粒体１２同士の間に形成された間隙１４に侵入する。
【００３６】
このとき、各粒体１２の表面にはそのバインダであるセメントが付着しているので、そのセメント表面に適量の水分が供給されていれば、当該セメントのもつアルカリ成分と前記処理対象ガスとが中和反応し、当該ガスは無害化される。この処理後のガスは、ガス流通口２６（または２４）を通じてケース２０の外部へ放出される。
【００３７】
以上示したガス吸収器によれば、廃材を用いてガス吸収材１０が成形されるのに加え、そのハウジングが使用済みタイヤ３０で構成されているため、リサイクル性はさらに向上することになる。
【００３８】
なお、本発明にかかるガス吸収器を構成するガス吸収材の粒体は、必ずしも廃材を破砕したものに限られず、例えば砂利やビーズなどを利用するようにしてもよい。
【００３９】
また、本発明においてセメントの具体的な種類も問わず、処理対象ガスを浄化するのに十分なアルカリ性を呈し、かつ、ガス吸収材１０を保形できる程度に粒体１２同士を結合する強度をもったものであればよい。
【００４０】
【実施例】
１）配合設計について
前記成形工程における粒体及びセメントペーストの配合に際しては、例えば次の手順で各配合量を定めることが可能である。
【００４１】
▲１▼１ｍ３当りに配合すべき粒体量を次式により求める。
【００４２】
（粒体量）［ｌ／ｍ３］＝α×１０００×Ｖｒ／１００
（粒体量）［ｋｇ／ｍ３］＝α×１０００×Ｖｒ／１００×（粒体の密度）
ここで、αは粒体間に介在するセメントペーストの厚みを想定して設定される補正係数であり、０．９７〜０．９９の範囲で設定するのが好ましい。Ｖｒは、適当な容器に粒体を装填したときに当該容器の容積中で当該粒体の体積が占める割合（％）であって、粒体の性状（大きさや形状など）により変動するものであり、予め試験によって求めておくようにする。
【００４３】
▲２▼前記粒体量に基づき、１ｍ３当りに配合すべきセメントペースト量を次式により求める。
【００４４】
（セメントペースト量）  ［ｌ／ｍ３］＝１０００−（粒体量）［ｌ／ｍ３］−１０００×β／１００＋１０００×（１−α）
ここでβは目標空隙率［％］である。
【００４５】
▲３▼前記セメントペースト量と水セメント比γとに基づき、１ｍ３当りに配合すべきセメント量及び水の量を求める。
【００４６】
▲４▼混和剤の使用量は、その種類にもよるが、重量比にして全体０．５〜０．７％とするのがよい。
【００４７】
２）粒体とセメントペーストの練り混ぜについて
当該練り混ぜに適した方法として、例えば、前記粒体とセメントを３０〜６０秒間空練りした後、これに練り混ぜ水及び混和剤を添加し、均一になるまで本練りするようにする（２〜５分程度）。
【００４８】
３）空隙率の測定について
できあがったガス吸収材の空隙率は、例えば次の方法によって測定することが可能である。
【００４９】
▲１▼  適当な測定用容器に試料（ガス吸収材）を略均一に入れる。粒体の大きさや形状から見て測定誤差が生じ易い場合には十分大きな容器を用いるようにする。試料の入れ方については例えばＪＩＳ  Ａ  １１２８の「まだ固まらないコンクリートの空気量の圧力による試験方法」の準用が可能である。この場合、試料を３層に分け、１層につき試料を上から２５回突き棒で突き、かつ容器を木槌で５回程度叩くようにする。また、最終層の装填が終わった時点で容器上面からの試料の粒体の突出量が当該容器上面からの空隙部分の凹み量と略同等になるようにする。
【００５０】
▲２▼  容器＋試料の重量を測定する。
【００５１】
▲３▼  容器側面を木槌で叩きながら水を容器表面まで注入し、この状態で容器＋試料＋水の総重量を測定する。
【００５２】
▲４▼  ▲３▼の測定値と▲２▼の測定値との差を容器の容積で除することにより、空隙率が求められる。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように本発明は、セメントをバインダとして多数の粒体同士を結合することにより、当該粒体同士の間にガス流通用の間隙を確保したガス吸収材を成形するようにしたものであり、また、その間隙に窒素酸化物等の処理対象ガスを侵入させて前記セメントのもつアルカリ成分と中和させるようにしたものであるので、特殊な発泡材や製造工程を要しない安価かつ簡素な構成で、良好なガス処理を行うことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかるガス吸収材の斜視図である。
【図２】前記ガス吸収材の成形工程を示す断面正面図である。
【図３】前記ガス吸収材を用いたガス吸収器の一例を示す斜視図である。
【図４】（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は前記ガス吸収器の断面正面図である。
【符号の説明】
１０  ガス吸収材
１２  粒体
１４  粒体同士の間に形成された間隙
１６  パイプ材（型）
２０  ケース（ハウジングを構成）
２４，２６  ガス流通口（ガス流通路を形成）
３０  タイヤ（ハウジングを構成）
３２  タイヤの貫通孔（ガス流通路を形成）
【図１】
2004209333.tif 000003
【図２】
2004209333.tif 000004
【図３】
2004209333.tif 000005
【図４】
2004209333.tif 000006