特開 2024-174665 炭酸ガス固定化装置、炭酸ガスの固定化方法、コンクリートの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024174665

(43)【公開日】2024-12-17

(54)【発明の名称】炭酸ガス固定化装置、炭酸ガスの固定化方法、コンクリートの製造方法

(51)【国際特許分類】

   B28B 11/24 20060101AFI20241210BHJP

   C04B 40/02 20060101ALI20241210BHJP

   C01F 11/18 20060101ALI20241210BHJP

【ＦＩ】

B28B11/24

C04B40/02

C01F11/18 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023092609

(22)【出願日】2023-06-05

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）２０２１年度 国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「グリーンイノベーション基金事業／ＣＯ２を用いたコンクリート等製造技術開発／ＣＯ２排出削減・固定量最大化コンクリートの開発」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】000154901

【氏名又は名称】株式会社北川鉄工所

(71)【出願人】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001139

【氏名又は名称】ＳＫ弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100130328

【弁理士】

【氏名又は名称】奥野 彰彦

(74)【代理人】

【識別番号】100130672

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 寛之

(72)【発明者】

【氏名】勝部 英一

(72)【発明者】

【氏名】吉川 俊作

(72)【発明者】

【氏名】取違 剛

(72)【発明者】

【氏名】太田 裕士

【テーマコード（参考）】

4G055

4G076

4G112

【Ｆターム（参考）】

4G055AA01

4G055BA02

4G076AA16

4G076AB05

4G076BA30

4G076BC06

4G076BD10

4G076BE02

4G076BH01

4G076CA01

4G076DA30

4G112RA02

4G112RC00

(57)【要約】

【課題】メンテナンスの手間が低減されかつ炭酸ガスの固定速度を高めることが可能な、炭酸ガス固定化装置を提供する。
【解決手段】本発明によれば、炭酸ガス固定化液を収容する容器と、前記容器内に炭酸ガスを供給するための炭酸ガス供給部を備える炭酸ガス固定化装置であって、前記容器は、容器本体と蓋部を備え、前記容器本体は、開口部を有し、前記蓋部は、前記開口部を気密に塞ぐように前記容器本体に装着され、前記容器は、前記容器の自転によって前記炭酸ガス固定化液からなる液相部と前記炭酸ガスを含む気相部とが混合可能に構成され、前記炭酸ガス供給部の前記容器内での開口端は、前記気相部に配置されている、装置が提供される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

炭酸ガス固定化液を収容する容器と、前記容器内に炭酸ガスを供給するための炭酸ガス供給部を備える炭酸ガス固定化装置であって、
前記容器は、容器本体と蓋部を備え、
前記容器本体は、開口部を有し、
前記蓋部は、前記開口部を気密に塞ぐように前記容器本体に装着され、
前記容器は、前記容器の自転によって前記炭酸ガス固定化液からなる液相部と前記炭酸ガスを含む気相部とが混合可能に構成され、
前記炭酸ガス供給部の前記容器内での開口端は、前記気相部に配置されている、装置。

【請求項2】

請求項１に記載の装置であって、
さらに、前記容器の内部と外部を連通させる外部連通部を備え、
前記外部連通部は、炭酸ガスの流量、及び／又は風向を測定可能な測定手段を備える、装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の装置であって、
前記蓋部には回転部と固定部とで構成されるロータリージョイントが設けられており、
前記炭酸ガス供給部と、前記外部連通部は、それぞれ、前記固定部に接続されている、装置。

【請求項4】

請求項１又は請求項２に記載の装置であって、
前記容器本体は、前記開口部の開口端から離れた位置にフランジ部を備え、
前記蓋部が前記フランジ部に密着することによって前記開口部が気密に塞がれる、装置。

【請求項5】

請求項２に記載の装置を用いた炭酸ガスの固定化方法であって、
前記容器内に前記炭酸ガス固定化液及び炭酸ガスを収容した状態で前記容器を自転させて前記炭酸ガス固定化液と前記炭酸ガスを混合する混合工程と、
前記測定手段で得られる炭酸ガスの流量、及び／又は容器に対するガスの出入りを示す風向で、前記気相部に供給する炭酸ガスの流量を制御する制御工程と、
を備える、方法。

【請求項6】

請求項５に記載の方法であって、
前記制御工程において、固定しきれなかった炭酸ガスが前記外部連通部を通じて排出される場合、前記固定しきれなかった炭酸ガスは、前記炭酸ガス固定化液を貯留した貯留部に導入される、方法。

【請求項7】

請求項５又は請求項６に記載の方法であって、
前記炭酸ガス固定化液は、セメントを含む、方法。

【請求項8】

請求項５又は請求項６に記載の方法を用いたコンクリートの製造方法であって、
前記混合工程及び制御工程によって炭酸ガスが固定化された液相部が練混ぜ水の一部に用いられる、コンクリートの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、炭酸ガス固定化装置、炭酸ガスの固定化方法、及びコンクリートの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、セメント水和物と水との混合物に炭酸ガス（ＣＯ_２）を吹き込むことによって、セメント水和物に炭酸ガスを固定化している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－１５６５１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の方法では、セメント水和物と水との混合物中に炭酸ガスを吹き込んでいるために、炭酸ガスの供給口に詰まりが生じやすく、メンテナンスに手間がかかる。また、炭酸ガスの固定速度は、特許文献１の方法で十分であるといえず、炭酸ガスの固定速度を高めることが望まれている。

【0005】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、メンテナンスの手間が低減されかつ炭酸ガスの固定速度を高めることが可能な、炭酸ガス固定化装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明によれば、以下の発明が提供される。
［１］炭酸ガス固定化液を収容する容器と、前記容器内に炭酸ガスを供給するための炭酸ガス供給部を備える炭酸ガス固定化装置であって、前記容器は、容器本体と蓋部を備え、前記容器本体は、開口部を有し、前記蓋部は、前記開口部を気密に塞ぐように前記容器本体に装着され、前記容器は、前記容器の自転によって前記炭酸ガス固定化液からなる液相部と前記炭酸ガスを含む気相部とが混合可能に構成され、前記炭酸ガス供給部の前記容器内での開口端は、前記気相部に配置されている、装置。
［２］［１］に記載の装置であって、さらに、前記容器の内部と外部を連通させる外部連通部を備え、前記外部連通部は、炭酸ガスの流量、及び／又は風向を測定可能な測定手段を備える、装置。
［３］［１］又は［２］に記載の装置であって、前記蓋部には回転部と固定部とで構成されるロータリージョイントが設けられており、前記炭酸ガス供給部と、前記外部連通部は、それぞれ、前記固定部に接続されている、装置。
［４］［１］又は［２］に記載の装置であって、前記容器本体は、前記開口部の開口端から離れた位置にフランジ部を備え、前記蓋部が前記フランジ部に密着することによって前記開口部が気密に塞がれる、装置。
［５］［２］に記載の装置を用いた炭酸ガスの固定化方法であって、前記容器内に前記炭酸ガス固定化液及び炭酸ガスを収容した状態で前記容器を自転させて前記炭酸ガス固定化液と前記炭酸ガスを混合する混合工程と、前記測定手段で得られる炭酸ガスの流量、及び／又は容器に対するガスの出入りを示す風向で、前記気相部に供給する炭酸ガスの流量を制御する制御工程と、を備える、方法。
［６］［５］に記載の方法であって、前記制御工程において、固定しきれなかった炭酸ガスが前記外部連通部を通じて排出される場合、前記固定しきれなかった炭酸ガスは、前記炭酸ガス固定化液を貯留した貯留部に導入される、方法。
［７］［５］又は［６］に記載の方法であって、前記炭酸ガス固定化液は、セメントを含む、方法。
［８］［５］又は［６］に記載の方法を用いたコンクリートの製造方法であって、前記混合工程及び制御工程によって炭酸ガスが固定化された液相部が練混ぜ水の一部に用いられる、コンクリートの製造方法。

【発明の効果】

【0007】

本発明の方法では、炭酸ガスを気相中に供給することができるので、炭酸ガスの供給口に詰まりが生じにくく、メンテナンスの手間が低減される。また、後述の実施例・比較例で示すように、容器の自転によって炭酸ガス固定化液からなる液相部と炭酸ガスを含む気相部を混合させる方法は、撹拌羽根を用いた撹拌に比べて、炭酸ガスの固定速度が高い。従って、本発明によれば、メンテナンスの手間が低減されかつ炭酸ガスの固定速度を高めることが可能な炭酸ガス固定化装置が提供される。また、本発明の装置では、容器本体の開口部が蓋部で気密に塞がれるように構成されているので、容器内に供給する炭酸ガスの流量を制御しやすい。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態の炭酸ガス固定化装置１０の斜視図である。

【図2】図１の状態から蓋部５が容器本体４から離れた状態を示す、蓋部５近傍の拡大図である。

【図3】図２から蓋部５、ロータリージョイント９、及び各種配管を抜き出して拡大した図である。

【図4】図３を蓋部５の下側から見た斜視図である。

【図5】図１の炭酸ガス固定化装置１０の変形例を示す斜視図である。

【図6】本発明の一実施形態のコンクリートの製造方法を説明するための説明図である。

【図7】実施例１及び比較例１での炭酸ガス固定速度の経時変化を示すグラフである。

【図8】実施例１及び比較例１での容器１内の炭酸ガス濃度と、炭酸ガス固定速度の関係を示すグラフである。

【図9】試験２での、容器１内の炭酸ガス濃度と、外部連通管３ａを通じたガスの流入出量が最小となる炭酸ガス供給速度の関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴について独立して発明が成立する。

【0010】

１．炭酸ガス固定化装置１０
図１～図４を用いて、本発明の一実施形態の炭酸ガス固定化装置１０について説明する。図１に示すように、炭酸ガス固定化装置１０は、炭酸ガス固定化液を収容する容器１と、容器１内に炭酸ガスを供給するための炭酸ガス供給部２と、容器１の内部と外部を連通させる外部連通部３と、容器１内の炭酸ガス濃度を測定する炭酸ガス濃度測定部８を備える。外部連通部３及び炭酸ガス濃度測定部８は、それぞれ、不要な場合には省略可能である。

【0011】

炭酸ガス固定化液は、炭酸ガスを固定化可能な固定化成分を含む液である。炭酸ガス固定化液は、一例では、アルカリ性水溶液であり、この場合、アルカリ性水溶液と炭酸ガスとの中和反応によって炭酸ガスを固定化できる。炭酸ガスの固定化は、好ましくは、固定化成分と炭酸ガスの反応により炭酸塩を生成させることによって行うことが好ましい。炭酸塩が炭酸カルシウムのように水に難溶性である場合、炭酸塩を析出させることができる。

【0012】

炭酸ガス固定化液は、一例では、セメントを含むセメント含有液である。セメントは、好ましくは、ポルトランドセメントを含む。ポルトランドセメントは、例えば、普通ポルトランドセメントであり、ケイ酸三カルシウム（略称はエーライトで組成は３ＣａＯ・ＳｉＯ_２）、ケイ酸二カルシウム（略称はビーライトで組成は２ＣａＯ・ＳｉＯ_２）などのカルシウムシリケートを含む。カルシウムシリケート水和物と炭酸ガスの反応によって炭酸カルシウムが生成される。

【0013】

セメント含有液は、セメントと水を混合してセメントを水に分散させることによって得ることができる他、生コン製造設備を洗浄する過程で発生する洗浄水や戻りコン(工事現場で余り生コン工場へ戻ってきた生コン)などを水で溶解し、砂利・砂を取り除く分級処理によって得ることができる。洗浄水や戻りコンから得られるセメント含有液は、一般にスラッジ水と言われる。なお、スラッジ水の上澄み液はセメントを含んでいないが、セメント由来の溶解成分を含むため、セメント含有液と定義する。スラッジ水は、必要な処理を行うことによって、生コンクリートの製造に利用可能である。いずれの場合も、セメントやセメント由来の溶解成分と炭酸ガスを反応させて炭酸ガスを固定化することができる。また、炭酸カルシウムを析出させることによって、コンクリートを強化することもできる。

【0014】

容器１は自転可能に構成されており、容器１内に炭酸ガス固定化液と炭酸ガスが収容された状態で容器１を自転させることによって、炭酸ガス固定化液からなる液相部１ｃと炭酸ガスを含む気相部１ｄを混合して炭酸ガス固定化液に炭酸ガスを固定化することができる。このような方法によれば、炭酸ガス固定化液を撹拌しながら炭酸ガス固定化液内に炭酸ガスを吹き込むような方法に比べて、炭酸ガスの固定速度を高めることができる。また、炭酸ガスの供給口を炭酸ガス固定化液内に設ける必要がないので、炭酸ガス固定化液に含まれる固形分によって供給口が詰まることが抑制されて、メンテナンスの手間を低減させることができる。

【0015】

容器１は、好ましくは、回転軸１ａを中心に自転するように構成されている。容器１を自転させるための駆動機構７は、好ましくは、回転軸１ａを回転させるモータ７ａと、容器１の側面を支持しながら回転することによって容器１を自転させるローラ７ｂの一方又は両方によって構成される。

【0016】

容器１内には、容器１の自転に伴って、回転軸１ａを中心に回転する回転部材１ｂが設けられていることが好ましい。容器１の自転に伴って回転部材１ｂが回転することによって炭酸ガス固定化液と炭酸ガスの混合が促進される。回転部材１ｂは、例えば、回転軸１ａに対して非垂直方向に延びるブレード１ｂ１である。ブレード１ｂ１によって炭酸ガス固定化液が掬い上げられた後に炭酸ガス固定化液が重力の作用で落下するという工程が繰り返されることによって炭酸ガス固定化液と炭酸ガスが効率的に混合される。ブレード１ｂ１は、好ましくは、容器１の底面又は側面から突出するように設けられる。

【0017】

ブレード１ｂ１は、一例では、螺旋状に設けられる。この場合、容器１の自転に伴うブレード１ｂ１の回転によって炭酸ガス固定化液の搬送が可能になる。具体的には、炭酸ガス固定化液を容器１に注入する際には容器１を一方向に自転させることによって容器１の底部に向かって炭酸ガス固定化液を搬送し、炭酸ガス固定化液を容器１から排出する際には容器１を他方向に自転させることによって容器１の開口部４ａに向かって炭酸ガス固定化液を搬送することができる。この場合、容器１の傾斜角度を変更することなく、容器１から炭酸ガス固定化液を排出することが可能になるので効率的である。一方、容器１を傾動可能にする傾動機構を設け、傾動機構によって容器１を傾動させることによって容器１内の炭酸ガス固定化液を排出するように構成してもよい。

【0018】

回転部材１ｂは、回転軸１ａを中心に公転すると共に、別の回転軸を中心に自転するようなものであってもよい。この場合、回転部材１ｂの自転によって、炭酸ガス固定化液と炭酸ガスの混合が一層促進される。

【0019】

炭酸ガス供給部２は、容器１内に炭酸ガスを供給可能に構成される。炭酸ガス供給部２の容器１内での開口端２ａ４は、気相部１ｄに配置されている。図３に示すように、炭酸ガス供給部２は、好ましくは、炭酸ガス供給管２ａと、炭酸ガス供給源２ｂを備える。炭酸ガス供給管２ａは、一端が炭酸ガス供給源２ｂに接続され、他端が容器１の内部に配置された配管である。炭酸ガス供給源２ｂから放出された炭酸ガスが炭酸ガス供給管２ａを通じて容器１内に供給される。炭酸ガス供給源２ｂは、例えば炭酸ガスボンベである。炭酸ガスボンベ内の炭酸ガスは、例えば、炭酸ガスを発生させる設備（工場や発電所）で発生した炭酸ガスを回収したものであることが好ましい。このような炭酸ガスを用いることによって大気中への炭酸ガスの排出量を低減させることができる。

【0020】

炭酸ガス供給部２は、炭酸ガス供給管２ａを流れる炭酸ガスの流量を測定可能なガス流量計２ｃを備えることが好ましい。この場合、炭酸ガスの供給速度の調整、供給量の把握が容易になる。

【0021】

外部連通部３は、容器１の内部と外部を連通させるように構成される。外部連通部３を設けることによって容器１の内部が減圧又は加圧されることを防ぐことができ、減圧又は加圧に伴う容器１の変形を抑制することができる。外部連通部３は、好ましくは、外部連通管３ａを備える。外部連通管３ａは、一端が容器１の内部に配置され、他端が容器１の外部に配置された配管である。外部連通部３は、外部連通管３ａを設ける代わりに、容器１に設けた開口によって構成してもよい。

【0022】

外部連通部３は、炭酸ガスの流量、及び／又は風向を測定可能な測定手段３ｂを備えることが好ましい。外部連通部３を流れる炭酸ガスの流量及び／又は風向を把握することによって、容器１への炭酸ガスの供給流量が適正化どうかを判断することができる。測定手段３ｂは、外部連通部３を通じた排気流量のみを測定可能であってもよく、吸気流量のみを測定可能であってもよいが、排気流量と吸気流量の両方が測定可能であることが好ましい。測定手段３ｂは、排気流量と吸気流量の両方が測定可能な１台の機器で構成してもよく、排気流量を測定するための第１測定手段３ｂ１と、吸気流量を測定するための第２測定手段３ｂ２で構成してもよい。

【0023】

炭酸ガス濃度測定部８は、容器１内の炭酸ガス濃度を測定可能に構成されている。炭酸ガス濃度測定部８は、好ましくは、炭酸ガス濃度測定管８ａを備え、炭酸ガス濃度測定管８ａを通じて容器１から取り出された炭酸ガスを、容器１外に配置された炭酸ガス検出部８ｂで検出することによって、容器１内の炭酸ガス濃度を測定することができる。容器１内の炭酸ガス濃度を測定することによって、炭酸ガスの固定速度の計測や、炭酸ガス供給速度の調整を行いやすくなる。

【0024】

容器１は、好ましくは、容器本体４と蓋部５を備える。炭酸ガス固定化液は、容器本体４内に収容される。図２に示すように、容器本体４は、開口部４ａを有する。蓋部５は、開口部４ａを気密に塞ぐように容器本体４に装着される。蓋部５が開口部４ａを気密に塞ぐことによって、容器１内の炭酸ガスが外部連通部３を通じて流出する流量を精度良く測定することが可能になる。これによって、炭酸ガスの不要な流出を抑制したり、炭酸ガスの固定化量を精度良く算出したりすることが可能になる。また、本実施形態の装置では、１つの開口部４ａを通じて炭酸ガス固定化液の投入及び搬出を行っているので、１つの開口部４ａのみを蓋部５で塞ぐだけで、気密性を高めることが可能になっている。

【0025】

図２に示すように、容器本体４は、好ましくは、開口部４ａの開口端４ｂから離れた位置にフランジ部４ｃを備え、蓋部５がフランジ部４ｃに密着することによって開口部４ａが気密に塞がれる。蓋部５を開口端４ｂに密着させることによって開口部４ａを気密に塞ぐこともできるが、炭酸ガス固定化液に固形分が含まれている場合には、容器本体４から内容物を取り出す際に開口端４ｂに固形分が付着しやすく、蓋部５と開口端４ｂの間に固形分が挟まると気密性が低下してしまう場合がある。一方、フランジ部４ｃは開口端４ｂから離れた位置にあるので、炭酸ガス固定化液に固形分がフランジ部４ｃに付着しにくく、気密性の低下が抑制される。なお、このような構成は、炭酸ガス固定化装置用の容器に限らず、気密性が必要な任意の容器に適用可能である。

【0026】

フランジ部４ｃは、蓋部５の開口端５ａ１に対向する部位に、ゴムなどの弾性体で構成されたシール部材４ｃ１を備えることが好ましい。シール部材４ｃ１は環状であることが好ましい。この場合、蓋部５（より詳しくは、筒部５ａの開口端５ａ１）がシール部材４ｃ１に押し付けられることによって気密性が高められる。蓋部５は、好ましくは、筒部５ａと、上壁部５ｂを備える。上壁部５ｂは、筒部５ａの一端を閉塞するように設けられる。

【0027】

蓋部５は、駆動機構６によって開閉可能に構成されることが好ましい。駆動機構６は、一例ではシリンダ機構６ａである。シリンダ機構６ａは、好ましくは、シリンダ６ａ１と、ピストンロッド６ａ２を備え、シリンダ６ａ１が容器本体４に固定され、ピストンロッド６ａ２が蓋部５に固定される。この場合、ピストンロッド６ａ２の突出量を変化させることによって、蓋部５を開閉することができる。また、ピストンロッド６ａ２の突出量を小さくする方向の力によって蓋部５をフランジ部４ｃに押し付けることができる。シリンダ６ａ１は、容器本体４に設けられたシリンダ固定部４ｄに固定することができる。なお、シリンダ６ａ１は、容器本体４以外の部位に固定してもよく、ピストンロッド６ａ２は、蓋部５以外の部位に固定してもよい。一例では、図５に示す変形例のように、ピストンロッド６ａ２をロータリージョイント９に固定してもよい。また、シリンダ６ａ１は、ロータリージョイント９から見て、蓋部５とは反対側に配置してもよい。この場合、シリンダ６ａ１は、任意の固定箇所に固定させることができる。この場合、容器本体４が回転しても、シリンダ機構６ａが回転しないという利点がある。また、このような構成でも、ピストンロッド６ａ２の突出量を変化させることによって、蓋部５を開閉することができる。具体的には、ピストンロッド６ａ２の突出量を小さくすることによって蓋部５を開き、ピストンロッド６ａ２の突出量を大きくすることによって蓋部５を容器本体４（好ましくはフランジ部４ｃ）に押し付けることができる。

【0028】

図３及び図４に示すように、炭酸ガス供給管２ａ、外部連通管３ａ、及び炭酸ガス濃度測定管８ａは、それぞれ、蓋部５（好ましくは上壁部５ｂ）を貫通するように設けることが好ましい。炭酸ガス供給管２ａは、容器１内の開口端２ａ４が、外部連通管３ａの、容器１内の開口端３ａ４よりも、蓋部５の上壁部５ｂから離れた位置（言い換えると、容器本体４の底部に近い位置）に配置される。これによって、炭酸ガス供給管２ａから供給された炭酸ガスが、炭酸ガス固定化液に固定化される前に外部連通管３ａを通じて排出されることが抑制される。

【0029】

また、蓋部５には、回転部９ａと固定部９ｂで構成されるロータリージョイント９が設けられていることが好ましい。回転部９ａと固定部９ｂは、互いに相対回転可能である。回転部９ａが蓋部５に固定される。炭酸ガス供給源２ｂ、外部連通管３ａ、及び炭酸ガス濃度測定管８ａは、それぞれ、固定部９ｂに固定されている。炭酸ガス供給源２ｂ、外部連通管３ａ、及び炭酸ガス濃度測定管８ａは、それぞれ、ロータリージョイント９内を通じて容器１内に繋がっている。言い換えると、炭酸ガス供給源２ｂ、外部連通管３ａ、及び炭酸ガス濃度測定管８ａは、蓋部５に設けたロータリージョイント９で回転部２ａ１，３ａ１，８ａ１と固定部２ａ２，３ａ２，８ａ２に分割されている。

【0030】

各配管の回転部２ａ１，３ａ１，８ａ１は、それぞれの一端がロータリージョイント９の回転部９ａに連結され、それぞれの他端が蓋部５を貫通して容器１内に配置される。一方、各配管の固定部２ａ２，３ａ２，８ａ２は、一端がロータリージョイント９の固定部９ｂに連結される。各配管の回転部２ａ１，３ａ１，８ａ１と、各配管の固定部２ａ２，３ａ２，８ａ２は、ロータリージョイント９内に設けられた流路２ａ３，３ａ３，８ａ３を通じて互いに導通されている。このため、回転部９ａと固定部９ｂが相対回転しても、各配管の回転部２ａ１，３ａ１，８ａ１と固定部２ａ２，３ａ２，８ａ２の導通が維持される。炭酸ガス供給源２ｂの固定部２ａ２の他端は、炭酸ガス供給源２ｂに連結される。外部連通管３ａの固定部３ａ２の他端は、炭酸ガス固定化液を貯留した貯留部（例：水槽２３（図６に図示）又はタンク）に接続される。炭酸ガス濃度測定管８ａの固定部８ａ２の他端は、炭酸ガス検出部８ｂに連結される。

【0031】

２．炭酸ガスの固定化方法
本発明の一実施形態の炭酸ガスの固定化方法は、上記記載の炭酸ガス固定化装置１０を用いて実施することができる。この方法は、容器１内に前記炭酸ガス固定化液及び炭酸ガスを収容した状態で前記容器を自転させて前記炭酸ガス固定化液と前記炭酸ガスを混合する混合工程と、測定手段３ｂで得られる炭酸ガスの流量、及び／又は容器１に対するガスの出入りを示す風向で、気相部１ｄに供給する炭酸ガスの流量を制御する制御工程を備える。この工程によって、炭酸ガスを炭酸ガス固定化液に固定化することができる。出入りするガスとしては、容器１から出るガス（例：炭酸ガス）や、容器１に入るガス（例：空気、空気と炭酸ガスの混合ガス）が挙げられる。

【0032】

前記制御工程では、炭酸ガスの流量は、外部連通部３を通じて流れる炭酸ガスの流量がゼロになるように制御されることが好ましい。炭酸ガスの供給速度が炭酸ガスの固定速度よりも高い場合、固定しきれなかった炭酸ガスが外部連通部３を通じて排出される。この場合、炭酸ガスの供給速度を下げることによって、炭酸ガスの排出を抑制することができる。一方、炭酸ガスの供給速度が炭酸ガスの固定速度よりも低い場合、容器１内が減圧状態になって外部連通部３を通じて外気が容器１内に導入される。この場合、炭酸ガスの供給速度を高めることによって、炭酸ガスの固定速度を高めることができる。従って、外部連通部３を通じて流れる炭酸ガスの流量がゼロになるように炭酸ガスの供給速度を制御することによって、炭酸ガスの外部への排出を抑制しつつ、炭酸ガスを効率的に固定化することが可能になる。

【0033】

前記制御工程において、固定しきれなかった炭酸ガスが外部連通部３を通じて排出される場合、固定しきれなかった炭酸ガスは、炭酸ガス固定化液を貯留した貯留部に導入し、前記炭酸ガス固定化液に固定化処理することができる。この場合、固定しきれなかった炭酸ガスの発生量に対して、十分な量の炭酸ガス固定化液を用いることで、大気中に放出することなく回収することが可能となる。

【0034】

３．コンクリートの製造方法
図６を用いて、本発明に係るコンクリートの製造方法を、炭酸ガス固定化液の一例としてセメント含有液であるセメントを分散させた水（セメント分散水２０）を用いて説明する。ここで、セメント分散水２０は、スラッジ水、水とセメントを合わせて作ったもの等をいう。

【0035】

図６の装置では、炭酸ガスを固定化する前のセメント分散水２０ｂを水槽２３に貯留し、水槽２３中のセメント分散水２０ｂを炭酸ガス固定化装置１０に移送し、炭酸ガスを供給することで固定化を行う。外部連通管３ａは、水槽２３に連結されており、固定しきれなかった炭酸ガスを水槽２３に供給して回収する構成となっている。

【0036】

本発明では、上記の混合工程及び制御工程によって炭酸ガスを供給して固定化したセメント分散水２０（「液相部」の一例）がコンクリート製造時の練混ぜ水の一部として用いられる。セメント分散水を練混ぜ水に用いる過程で、水の他に含まれるセメントと固定化された炭酸ガスをコンクリートの材料に使用できる。本実施形態では、炭酸ガスを供給したセメント分散水２０をセメント分散水槽１５に貯留させ、必要量をミキサー１２に供給するようにしているが、直接、炭酸ガス固定化装置１０から炭酸ガスを供給したセメント分散水２０をミキサー１２に供給してもよい。

【0037】

図６では、炭酸ガス固定化装置１０は１台としているが、２台以上が好ましく、実際には、バッチャープラント１１のミキサー１２の製造能力をもとに決定する。例えば、バッチャープラント１１のミキサー１２は、通常バッチ処理で稼働させるため、１バッチの練混ぜ量が２．３ｍ^３のミキサー１２が１時間に６０～７５バッチ稼働した場合、一般的に１ｍ^３のコンクリートを作る際、使用する水は１７０Ｌ前後になるため１時間当たりの練混ぜ水の必要量は２０～３０ｍ^３となる。

【0038】

本発明では、炭酸ガス固定化装置１０の稼働もバッチ処理で、１バッチ当たりの炭酸ガスの固定化に要する時間が２０分以上になるため、セメント分散水２０の収容量が５ｍ^３の炭酸ガス固定化装置１０を用いた場合、１台で処理できる量が１時間当たり、最大でも１５ｍ^３となる。従って、このような条件では炭酸ガス固定化装置１０を２台以上設置すれば良い。

【0039】

炭酸ガス固定化装置１０によって、炭酸ガスが供給されたセメント分散水２０はシュート１６に投入され、ポンプを用いてセメント分散水槽１５に移送される。炭酸ガス固定化装置１０の設置台数が増えた場合は、シュート１６を適宜拡張すれば良い。また、本発明では、セメント分散水槽１５を設置することで、炭酸ガス固定化装置１０とミキサー１２の処理能力の差を調整し、バッチャープラント１１でのコンクリート製造を円滑に行えるようにする。セメント分散水槽１５はセメントの沈殿を防ぐための撹拌機１７を備える。

【0040】

また、バッチャープラント１１にバッファータンク１９を設け、セメント分散水２０はポンプを用いてバッファータンク１９とセメント分散水槽１５の間を循環させて置き、コンクリートの製造信号を受けた際に、バッファータンク１９から練混ぜ水計量器１３に移す。セメント分散水２０をバッファータンク１９とセメント分散水槽１５の間を循環させることで、セメント分散水２０を移送する配管内のスケール（固着物）の発生や成長が抑えられる。更に、バッファータンク１９から練混ぜ水計量器１３に移すことで、ポンプ能力に頼ることなくミキサー１２に投入する練混ぜ水を短時間で計量できる。練混ぜ水計量器１３に入ったセメント分散水２０は、セメント分散水濃度計１８で得られたセメント固形分濃度から計量した水量を割り出し、所定のコンクリート配合の水量になるよう、適宜、清水２１を追加する。

【0041】

計量したセメント分散水２０は、それに含まれるセメント量を差し引いた量の配合セメント、及び骨材と共にミキサー１２で混練することで、炭酸ガスを取り込んだコンクリートが容易に製造できる。

【実施例0042】

１．試験１：攪拌方式の違いによる炭酸ガス固定速度の違いの検証試験
＜概要＞
試験１では、攪拌方式の違いによる炭酸ガス固定速度の違いを検証する試験を行った。

【0043】

＜模擬スラッジ水の作製＞
まず、普通ポルトランドセメント３．５３ｋｇと水２０Ｌ（ｋｇ）を混合・撹拌して濃度が１５質量％のサンプルを作成した。このサンプルは、スラッジ水に近い組成を有するものであり、以下、「模擬スラッジ水」と称する。

【0044】

＜実施例１＞
実施例１では、ポッドミキサである電動コンクリートミキサーまぜ太（アルミス製、型式ＡＭＺ－３０Ｙ、容器容積６３Ｌ）に設けられた容器本体４内に模擬スラッジ水を投入した後に、開口部４ａを密閉する蓋部５を装着して容器１を構成した。蓋部５には、ロータリージョイント９（ＣＫＤ製、型式：ＲＪＦ－６Ａ－０４）を固定した。

【0045】

ロータリージョイント９には、図３で示すように、炭酸ガス供給管２ａ、外部連通管３ａ、及び炭酸ガス濃度測定管８ａをロータリージョイント９で分割するように接続した。炭酸ガス供給管２ａは、容器１内の開口端２ａ４が模擬スラッジ水に浸からない位置になるように配置した。外部連通管３ａは、ガスが自由に出入りすることができるようになっており、炭酸ガス供給管２ａを通じて、容器１内の炭酸ガス濃度が８０体積％になるまで炭酸ガスを投入したのち、炭酸ガスの投入を停止した。

【0046】

次に、容器１を３０ｒｐｍで自転させることによって、模擬スラッジ水と炭酸ガスを混合しながら容器１内の炭酸ガス濃度の経時変化を測定した。

【0047】

＜比較例１＞
比較例１では、容量が４０Ｌの容器本体４内に、実施例１と同様に作製した模擬スラッジ水を投入した後に、開口部４ａを密閉する蓋部５を装着して容器１を構成した。蓋部５には、炭酸ガス供給管２ａ、外部連通管３ａ、及び炭酸ガス濃度測定管８ａを固定すると共に、撹拌羽根（アズワン製、ＴＵＴ－１２５）を装着した撹拌機（東京理化器械製、型式：ＺＺ－１２００）を固定した。

【0048】

炭酸ガス供給管２ａは、容器１内の開口端が模擬スラッジ水に浸からない位置になるように配置した。外部連通管３ａは、ガスが自由に出入りすることができるようになっており、炭酸ガス供給管２ａを通じて、容器１内の炭酸ガス濃度が８０体積％になるまで炭酸ガスを供給したのち、炭酸ガスの供給を停止した。

【0049】

次に、撹拌機を４５０ｒｐｍで回転させることによって模擬スラッジ水と炭酸ガスを混合しながら容器１内の炭酸ガス濃度の経時変化を測定した。

【0050】

＜実施例１と比較例１の対比＞
実施例１・比較例１で測定した、容器１内の炭酸ガス濃度の経時変化を、炭酸ガスの固定速度に換算した結果を図７に示す。図７に示すように、実施例１は、比較例１よりも、炭酸ガスの固定速度が高かった。さらに、容器１内の炭酸ガス濃度と、炭酸ガスの固定速度の関係をプロットしたものを図８に示す。図８に示すように、実施例１・比較例１の何れでも、容器１内の炭酸ガス濃度と炭酸ガスの固定速度は、高い相関を示した。また、実施例１及び比較例１のグラフの傾きは、それぞれ、０．１１７及び０．０３１であった。この結果から、実施例１の自転容器は、比較例１の撹拌容器に比べて、約３．８倍の速度で炭酸ガスを固定したことが分かった。

【0051】

２．試験２：炭酸ガスの供給速度の制御方法の検討試験
試験２では、容器１内の炭酸ガス濃度が表１に示す種々の値になるまで炭酸ガスを供給し、その後、外部連通管３ａを通じたガスの流入出量がゼロになるように炭酸ガスの供給を制御し、ガスの流入出速度がゼロになった時点での炭酸ガス供給速度を記録した。その結果を表１及び図９に示す。表１中のガス流入出速度は、正の値である場合に炭酸ガスが流出していることを示す。

【表1】

【0052】

表１に示すように、初期状態での容器内の炭酸ガス濃度を１０．０～９０．０体積％の何れにした場合でも、炭酸ガス供給速度を調整することによって、ガス流入出速度を極めて小さい値にすることができることが分かった。また、初期状態での容器内の炭酸ガス濃度が高いほど、ガス流入出速度が最小であるときの炭酸ガス供給速度が高くなることが分かった。ガス流入出速度がゼロの場合、炭酸ガス供給速度が炭酸ガス固定速度に一致するので、上記結果により、初期状態での容器内の炭酸ガス濃度を高めることによって、炭酸ガスを系外に排出することがなく、炭酸ガス固定速度を高めることができることが分かった。

【符号の説明】

【0053】

１ ：容器
１ｃ ：液相部
１ｄ ：気相部
２ ：炭酸ガス供給部
２ａ４ ：開口端
３ ：外部連通部
３ｂ ：測定手段
４ ：容器本体
４ａ ：開口部
４ｂ ：開口端
４ｃ ：フランジ部
５ ：蓋部
９ ：ロータリージョイント
９ａ ：回転部
９ｂ ：固定部
１０ ：炭酸ガス固定化装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】