JP2000288340A

JP2000288340A - 小型脱硝・脱硫装置

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Publication number: JP2000288340A
Application number: JP11102548A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Hayashi; 康幸林; Hitoshi Shibata; 仁志柴田; Manabu Satokawa; 学里川; Shuzo Tanaka; 修三田中
Original assignee: KYOEI IND; Kyoei Kogyo Co Ltd
Current assignee: KYOEI IND; Kyoei Kogyo Co Ltd
Priority date: 1999-04-09
Filing date: 1999-04-09
Publication date: 2000-10-17
Anticipated expiration: 2019-04-09
Also published as: JP3976939B2

Abstract

(57)【要約】【課題】排気ガス中のＮＯ_X及びＳＯ_Xをランニングコ
ストの安価な装置を用いて取り除くとともに、生コンク
リート等のスラッジの有効利用を図る。【解決手段】排気ガス中の酸化の程度の低いＮＯ_X，
ＳＯ_Xをオゾンと接触させて酸化して気相のＮＯ₂，ＳＯ
₃とするガス酸化手段１と、ＮＯ₂，ＳＯ₃を水蒸気と接
触させて気相の硝酸，硫酸とする水和手段２と、これら
の酸を固定する生コンクリートスラッジおよび／または
建設廃材を破砕したコンクリート粒子をセメントを結合
材として粒子状に形成した酸固定剤を充填した酸固定手
段３と、オゾン発生装置４とからなる脱硝・脱硫装置
を、エンジン９の排気系に設けるとともに、消音器８を
水和手段２として用いた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、燃焼機やエンジ
ンなどからの排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯ_X）や硫黄
酸化物（ＳＯ_X）を除去する脱硝・脱硫技術に関する。
さらに詳細には、生コンクリートスラッジや建設廃材を
酸固定材として利用した脱硝・脱硫技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】大気汚染の原因の一つとなる硫黄酸化物
（ＳＯ₂，ＳＯ₃）は、そのほとんどが工場から排出され
るものであり、環境対策や産業政策や企業努力等によっ
てその対策が進んだことから、二酸化硫黄の環境濃度
は、昭和６３年度では昭和４２年度の１／６程度にまで
減少し、一般環境大気測定局の環境基準の９９．７％と
なり、この環境基準を達成している。

【０００３】一方、窒素酸化物（ＮＯ，ＮＯ₂を総称し
てＮＯ_Xという）は、東京都特別区等，横浜市，大阪市
等の総量規制３地域で目標とされた昭和６０年度でのＮ
Ｏ₂の環境基準を達成することができず、かえって近年
の濃度増加傾向によって対策の必要性に注目が集まるよ
うになった。ここで、発電所や大規模工場等の固定発生
源におけるＮＯ_Xの発生量は、脱硝技術の開発および対
策の進展によってかなり改善されている。

【０００４】しかし、自動車等の移動発生源や一般家
庭，小型ボイラー等の民生発生源や中小規模の燃焼施設
を有する固定発生源に対する脱硝技術は、経済性や設置
スペース等の観点からみて、適切なものは提供されてい
ない。つまり、これらの発生源からの窒素酸化物はたれ
流しの状態にあるといえる。このことが、窒素酸化物の
環境基準を達成することが困難な原因の一つといえる。

【０００５】これまでに実用化された脱硝法には、乾式
の選択接触還元法（ＳＣＲ法）と無触媒還元法（ＳＮＣ
Ｒ法）がある。これらの方法は、いずれもアンモニア
（ＮＨ₃）によるＮＯの選択還元反応を利用したもので
ある。そして湿式脱硝法では、ＮＯを気相において酸化
させたＮＯ₂あるいはＮ₂Ｏ₃をアルカリ水溶液に吸収さ
せる方式と、液相において酸化剤の作用で酸化固定させ
る方式等が有る。しかしながら、液相で反応を行なう
と、水と固形分との分離を行なわなければならず、この
ような分離装置を備えるだけ複雑となりコストおよび装
置設置面積の面からも不利である。

【０００６】また、最近では土壌を用いて大気中のＮＯ
_Xを除去する土壌脱硝技術が研究されている。この技術
は、一般大気中に排出された排気ガスを土壌中を通過さ
せ、大気中の窒素酸化物を土壌の物理的吸着力で吸着す
ることによって脱硝を行なう技術である。土壌に吸着さ
れた窒素酸化物は、土壌中の微生物（硝化脱窒菌等）の
作用で窒素と水に分解される。分解された窒素は、一部
植物に取り込まれ、後は大気中に放出される。しかし、
この方法は、広大な土地を必要とし、微生物という自然
にまかせた処理であることから、温度の変化によって効
率が変動するという問題を有している。

【０００７】また、酸固定材として、石灰（炭酸カルシ
ウム）や消石灰（水酸化カルシウム）をペレット状に造
粒して酸固定材とすることは知られているが、石灰もし
くは消石灰だけで造粒したペレットは、水分が存在する
環境では水に溶けて、ペレットとしての形状を残さない
ので、用途が限定される。さらに、このようなペレット
を振動を受けやすい自動車等の移動体に取り付けた場
合、ペレットの形状を保ちにくく、粉塵の発生が多くな
るという問題を有している。

【０００８】これらの問題を解決するために、本出願人
は、排気ガス中のＮＯ_XやＳＯ_Xを一旦酸化した後、水蒸
気の存在下で水和させてコンクリートとの反応性を高
め、生コンクリートや建設廃材等を破砕したコンクリー
ト粒子をセメントをバインダとして成形したペレットを
用いた酸固定手段に固定させるようにした脱硝・脱硫装
置を提案している（特開平９−５７０５２号公報参
照）。これは、管理所などに設置された、トンネルなど
の排気ガス中のＮＯ_XやＳＯ_Xを吸着固定する脱硝・脱硫
装置に関する発明で、自動車等の移動体に搭載したり小
型化することについては示唆していなかった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、自動車等の
移動発生源や小型ボイラー等の燃焼機等の小型発生源か
ら排出される排気ガス中のＮＯ_X及びＳＯ_Xを、ランニン
グコストが安価でかつアルカリ水溶液などを使用せずに
直接的に取り除く手段を提供することを目的とする。

【００１０】さらに、この発明は、上記脱硝・脱硫装置
の酸固定能力を向上させるとともに小型化し、かつ、移
動体に搭載可能とすること、および、強度の高い崩れに
くいペレットを用いることによって粉塵を取り除くフィ
ルタなどを不用とした酸固定手段を有する脱硝・脱硫装
置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、排ガス中の窒素酸化物もしくは硫黄酸化
物をオゾンと接触させて気相で酸化するガス酸化手段
と、ガス酸化手段で酸化された酸化物を排気ガス中の水
蒸気と接触させて気相の水和物を生成する水和手段と、
この水和したガスに含まれる酸を固定する酸固定手段と
を有する脱硝・脱硫装置において、酸固定手段を、石
灰，消石灰，セメント系スラッジ，建設廃材を粉砕した
コンクリート粒子のいずれかもしくはこれらを混合した
ものをセメントを主成分とする結合材を用いて粒子状体
に形成した酸固定粒子を収納した酸固定剤保持部材から
構成した。

【００１２】さらに、本発明は、上記脱硝・脱硫装置に
おいて、上記酸固定手段を、石灰，消石灰，セメント系
スラッジ，建設廃材を破砕したコンクリート粒子のいず
れかもしくはこれらを混合したものをセメントおよびベ
ントナイトを主成分とする結合材を用いて多孔状の構造
物とした酸固定多孔構造物から構成した。

【００１３】また、本発明は、上記脱硝・脱硫装置にお
いて、ガス酸化手段と水和手段を排気系に設けた。

【００１４】本発明は、上記脱硝・脱硫装置において、
ガス酸化手段を、排気系の排気管にオゾンを供給するこ
とによって、気相で排ガス中の窒素酸化物もしくは硫黄
酸化物を酸化させる手段とした。

【００１５】本発明は、上記脱硝・脱硫装置において、
ガス酸化手段を、排気系の消音器にオゾンを供給するこ
とによって、気相で排ガス中の窒素酸化物もしくは硫黄
酸化物を酸化させる手段とした。

【００１６】本発明は、上記脱硝・脱硫装置において、
ガス酸化手段を、排気系の排気管に設けたガス酸化槽に
オゾンを供給することによって、気相で排ガス中の窒素
酸化物もしくは硫黄酸化物を酸化させる手段とした。

【００１７】本発明は、上記脱硝・脱硫装置において、
ガス酸化手段と水和手段を一体化し、排気系の排気管に
設けた。

【００１８】本発明は、上記脱硝・脱硫装置において、
ガス酸化手段と水和手段を、排気系に設けた消音器とし
た。

【００１９】本発明は、上記脱硝・脱硫装置において、
ガス酸化手段に供給される排気ガスに空気を導入するよ
うにした。

【００２０】本発明は、上記脱硝・脱硫装置において、
ガス酸化手段に温度検出手段を設け、ガス酸化手段の動
作温度が１００℃〜１５０℃となるように空気の導入量
を制御するようにした。

【００２１】本発明は、上記脱硝・脱硫装置において、
排気系に設けた消音器を、酸固定手段とした。

【００２２】本発明は、上記脱硝・脱硫装置において、
水和手段を、熱焼によって発生する水蒸気を利用して気
相で酸化物を水和する手段とした。

【００２３】本発明は、上記脱硝・脱硫装置において、
酸固定手段を、下段に配置されたガス供給部と、ガス供
給部の上に積み重ねられた複数段の酸固定剤保持部と、
酸固定剤保持部の上方に積み重ねたガス排出部とから構
成し、酸固定剤保持部を、対熱・対酸性の材質からなる
円筒状の外殻と、外殻の内部に設けた対熱・対酸性の材
質からなる１ｍｍ程度の開口部をもつ底部と、底部から
丈夫への筒状体とを有するものとし、ガス供給部を、ガ
ス供給口と不純物取出口を備えた漏斗状の底部を有する
とともに、底部に振動発生手段を取り付けた。

【００２４】本発明は、上記脱硝・脱硫装置において、
酸固定手段の断面積を、排気系に設けた排気管の断面積
の３０倍程度以上の断面積とすることによって、酸固定
手段内の排気ガスの流速を小さくして、排気ガス中の不
純物を落下させるようにした。

【００２５】本発明は、排気ガス中に含まれる酸化の程
度の低いＮＯ，ＳＯ₂を、オゾンが存在する雰囲気で気
相のままで酸化させて酸化の程度の高いＮＯ₂とＳＯ₃を
作り、さらにＮＯ₂，ＳＯ₃を水蒸気と気相において水和
反応させて気相の硝酸または硫酸を作り、最後にコンク
リートが酸と激しく反応することを利用して気相−固相
の反応によって硝酸または硫酸を固定して排気ガスの脱
硝・脱硫を行なうものである。

【００２６】本発明は、大気中に放出される前に、自動
車においては排気系、小型燃焼機やボイラーでは排気口
より、直接ＮＯ_XおよびＳＯ_Xを、石灰、消石灰、および
セメント系スラッジならびにコンクリート廃材の微粉と
をセメントを主成分としベントナイト等をバインダーと
して粒状に形成したペレットを利用して取り除く。特に
大型トラック等にこの技術を適用することによって、道
路の周辺の大気中の窒素酸化物や硫黄酸化物を減少させ
る効果を上げることができる。また別の利用法として
は、小規模ボイラー等の窒素酸化物を発生する民生発生
源からの排気ガス中のＳＯ_XやＮＯ_Xを直接的に取り除く
ことができる。

【００２７】本発明は、気相−固相で酸を固定するの
で、液相で反応を行なう場合に比較して、水と固形分と
の分離を行なう必要がなくなり、気相と固相の反応物が
得られ、反応物の扱いが楽になる。さらに、本発明によ
れば、酸固定剤を石灰、消石灰、セメント系スラッジ、
建設廃材を破砕したコンクリート粒子を、セメントおよ
び／またはベントナイト等を結合材として粒状体とした
ので、粒子の１粒がしっかりした強度を持つとともに水
に対する高い抵抗力を有しているので、水分量が多いエ
ンジンからの排気ガスに対しても強固なものとなり、振
動などによって破砕されて粉塵などを発生することが無
くなり、バグフィルターを無用として、振動の多い自動
車等の移動体に搭載することができる。

【００２８】さらに、本発明は、酸固定剤を充填した酸
固定手段の酸固定剤保持部を、対熱・対酸性のプラスチ
ックもしくはステンレススチール等で構成して外部（外
気）とは遮断された構造とするとともに、内部に対熱・
対酸性のプラスチックもしくはステンレススチール等に
よりつくられた１ｍｍ程度の開口部をもつメッシュ構造
の底部を有しこの中に酸固定剤を収納したので、排気ガ
ス中に形成された酸を酸固定材に接触させて確実に固定
することができる。

【００２９】また、排気系の排気管の断面積に相当する
面積を有する開口部を底部に形成することによって、熱
焼により発生する不純物による目づまりが発生しても、
排気系内での圧力低下を低く押さえることができる。さ
らに、前記開口部を、各層間で距離を離して設けること
によって、排気ガスが直接外部に排出されることを防止
することができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる脱硝・脱硫
装置の構成を図面を用いて説明する。図１は、本発明に
かかる生コンクリートスラッジ等を利用した脱硝・脱硫
装置を自動車のエンジンの排気口に直接装着した場合の
概略構成を示す図である。

【００３１】この脱硝・脱硫装置は、ガス酸化手段１
と、水和手段２と、酸固定手段３と、オゾン（Ｏ₃）発
生手段４とを、エンジン９の排気系を構成する排気管７
に設けて構成される。この実施の形態では、排気管７が
ガス酸化手段１として機能し、消音器８が水和手段２と
して機能している。さらに、排気管７に空気を導入する
冷却用ポンプ６３と、ガス酸化手段１として働く排気管
７内の温度を検出する温度検出手段２１が設けられる。

【００３２】オゾン発生手段４で発生したオゾンが排気
管７に供給され、排気管７中で排気ガス中に含まれる酸
化の程度の低い窒素酸化物ＮＯ_Xや硫黄酸化物ＳＯ_Xと接
触してこれらを酸化して、酸化の程度の高いＮＯ₂やＳ
Ｏ₃とする。すなわち、オゾン発生手段４からのオゾン
が供給される排気管７は、排気ガスを酸化するガス酸化
手段１として働く。

【００３３】ガス酸化手段１で酸化された排気ガス中の
酸化物は、水和手段２内で排気ガス中の水蒸気と接触し
て水和され気相の酸を生成する。この水和手段２は、排
気系に設けた消音器８を用いて構成される。

【００３４】水和手段２で生成された気相の酸は、排気
系の排気口に設けた酸固定手段３に供給され、酸固定手
段３に収容された石灰や消石灰などを用いた酸固定剤と
接触して排気ガスから取り除かれる。

【００３５】この実施の形態では、エンジン９の排気系
に設けた消音器８の排気口に酸固定手段３を設けて、消
音器８を水和手段２として利用している。この場合は、
消音器８の手前に、オゾン発生器５で発生させたオゾン
を投入しているが、オゾン発生器５で発生させたオゾン
を消音器８に直接投入してもよく、また、オゾンを消音
器８の手前または消音器８内で発生させるようにしても
よい。

【００３６】ところで、ＮＯ₂は、温度が１５０℃以上
となると、ＮＯとＯ₂に熱解離をし始め、６５０℃では
完全に分解することが知られている。したがって、ガス
酸化手段１によってより高度に酸化されたＮＯ₂が、排
ガス温度が高いと一部分解してＮＯ_Xに戻ってしまうお
それがある。よって、この実施の形態では、ガス酸化手
段１に供給される排ガスに冷却用ポンプ６３を介して空
気を混合して排気ガスの温度を下げている。この場合、
空気を大量に混合しすぎると水分を含んだ排ガス中の水
分量が減少して乾燥した排ガスとなり、次段での水和反
応が十分に行われなくなるおそれがある。そこで、ガス
酸化手段１を構成する排気管７に温度検出手段２１を設
け、排ガスの温度が１００℃〜１５０℃の範囲となるよ
うに、冷却用ポンプ６３の回転数を制御して、空気の量
を調整するようにした。

【００３７】酸固定手段３の詳細な構造を、図２を用い
て説明する。酸固定手段３は、ガス供給部３１と、複数
の酸固定剤保持部３２と、ガス排出部３３とからなり、
ガス供給部３１の上に酸固定剤保持部３２を複数段積み
重ね、その上をガス排出部３３で蓋って構成される。

【００３８】ガス供給部３１は、耐熱・耐酸性を有する
合成樹脂又はステンレススチールなどを用いて構成さ
れ、上方に立ち上がる周壁３１２を有するとともに上方
が開口した漏斗状に形成され、円錐状の底部３１１と、
底部３１１の中央に設けた粉塵取出口３１３と、排気管
７に接続される周壁３１２に設けたガス供給口３１４と
を有している。

【００３９】ガス供給部３１の底部３１１には、振動発
生装置３９が取り付けられている。また、粉塵取出口３
１３には、排出弁３８が設けられている。

【００４０】酸固定剤保持部３２は、耐熱・耐酸性を有
する合成樹脂またはステンレススチールを用いて構成さ
れ、上下に大きな開口を有する筒状の外枠３２３を有し
ており、１ｍｍ程度の開口部を多数有する底板３２１
と、底板３２１から上方に延びる立上部３２２によって
形成されたガス通過開口３６とを有している。

【００４１】ガス通過用開口３６の断面積は、排気管７
の断面積にほぼ等しいかそれよりも大きい面積とされ
て、酸固定手段３での排気ガスの圧力が低下することを
防ぐとともに、底板に設けたか以降が、排気ガス中の不
純物によって目詰まりしたときの排気ガスの通路を確保
している。立上部３２２の上端が上段の保持部３２の底
板３２１に接するときには、その立上部３２２には、そ
の面積の総和が排気管７の断面積以上の面積となる多数
の開口を設けている。

【００４２】外枠３２３の下端部には内側に突出部３２
３１が設けられ、上端部には内側に前記突出部３２３１
を受ける切欠き３２３２が設けられている。それぞれの
酸固定剤保持部３２は、パッキング３２４を介して２段
ないし５段程度積み重ねられる。

【００４３】酸固定剤保持部３２の内部には、酸固定剤
３０が６割程度充填され、酸固定剤保持部３２を積み重
ねることによって、酸固定剤３０の層が多段に形成され
る。酸固定剤保持部３２の断面積は、排気管の断面積の
３０倍程度以上の断面積として、酸固定手段３内の排気
ガスの流速を小さくし、排気ガス中の不純物を降下させ
るようにしている。

【００４４】各酸固定剤保持部３２に設けるガス通過用
開口３６は、断面形状が円形や環状に形成されるととも
に、上下の酸固定剤保持部３２間で排気ガスが底板３２
１に触れる機会を増やし排気ガス中に生成した酸が排出
されないように、互いにずれて配置されている。

【００４５】ガス排出部３３は、上蓋３３２の周囲にた
れ下がった周壁３３１を有するとともに下方が開口した
蓋の形状を有しており、周壁３３１の一部に排気口３３
３が設けられている。

【００４６】ガス供給部３１とガス排出部３３の外壁に
は、それぞれ固定部材３４１，３４３が設けられ、締め
付け棒３５の上下を締め具３５１で固定することによっ
て、ガス供給部３１と酸固定部剤保持部３２とガス排出
部３３の積み重ね体を締め付けて一体化している。

【００４７】使用によって酸を固定する能力が低下した
酸固定剤３０を詰め替えるときには、積み重ね体を解体
して酸固定剤保持部３２を分離して内部に投入した酸固
定剤３０を容易に詰め変えることができる。

【００４８】消音器８から供給された気相の酸を含む圧
縮された排気ガスがガス供給口３１４から酸固定手段３
に供給される。酸を含む排気ガスは、酸固定手段３内に
充填された酸固定剤３０と接触して酸が固定され、脱硝
・脱硫された排気ガスが排出口３３３から排出される。

【００４９】酸固定手段３の底部３１１に設けた振動発
生装置３９を、排出ガス量の少ないアイドリング時など
に作動させて、酸固定剤同志をこすり合わせ底板３２１
の開口や酸固定剤３０の層に付着した排気ガス中の不純
物を脱落させ、開口や酸固定剤層の目詰まりを防止して
いる。脱落した不純物などは、粉塵取り出し口３１３に
設けた排出口３８を開いて外部に取り出される。

【００５０】本発明では、脱硝・脱硫装置での排気ガス
の圧力低下を避けなければならず、酸固定手段３からの
粉塵の放出を防止するバッグフィルター等をガス排出部
３３に設けることができないことから、酸固定手段３内
に充填される酸固定剤３０を、十分な強度を有するもの
として、粉塵などが生じることを防いで飛散を防いでい
るう。

【００５１】以下、本発明にかかる脱硝・脱硫装置の働
きを説明する。エンジン９から排出された排気ガスは排
気系の排気管７を介して消音器８に供給される。排気管
７にオゾン発生手段４で発生した酸化剤（オゾン：
Ｏ₃）が供給され、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯ）お
よび硫黄酸化物（ＳＯ₂）の酸化の程度が下記（１）式
および（２）式によって高められる。

【００５２】

【数１】

【００５３】酸化の程度を高めた窒素酸化物（ＮＯ₂）
および硫黄酸化物（ＳＯ₃）は、消音器８に供給され、
水蒸気と接触して下記（３）式および（４）式の反応に
よって水和され気相の酸を生成する。

【００５４】

【数２】

【００５５】消音器８の構造上、排気ガスが０．３秒程
度消音器８内に留まることが生じない場合は、別に水和
槽を設けて水和反応が十分行なわれるようにする。

【００５６】ここで、ガス酸化手段および水和手段を必
要に応じて電気ヒーターなどを用いて加熱することによ
って、排気ガス中の水蒸気や生成された硝酸や硫黄等が
液化しないようにすることができる。

【００５７】この後、前段までにできた硝酸や硫酸等の
酸を含む排気ガスを、酸固定手段３へ送り込む。

【００５８】酸固定剤３０は、コンクリートが硝酸また
は塩酸もしくは硫酸等の酸と非常に激しく反応する性格
を利用して酸を固定する材料で、石灰，消石灰，生コン
クリート系スラッジ，建設廃材を破砕したときに生じる
コンクリート廃材微粒子などを、セメントを主成分とし
必要に応じてベントナイト等を添加した結合剤で粒子状
に形成して、強度の高い粒子としている。

【００５９】酸固定手段３においては、下記（５）式お
よび（６）式の反応によって、硝酸および硫酸が酸固定
剤３０に固定される。

【００６０】

【数３】

【００６１】以上の反応によって、ＮＯ_X，ＳＯ_Xが脱硝
・脱硫された排気ガスが、排気口３３３から排出され
る。さらに、排気ガス中に含まれる不純物による脱硝・
脱硫効果の低下を防止するための手段として、振動発生
装置３９等による不純物除去手段を具備し、酸固定剤３
０についてはセメントを多く利用することによって、酸
固定剤の粒子１粒１粒にしっかりとした強度を持たせ、
バグフィルター等の集塵器を必要としないようにした。
また、排気ガス中の不純物が少ない場合は、酸固定剤３
０を骨材として考えた多孔構造を有する構造物として取
扱うことによって、集塵器を必要としないようにした。

【００６２】酸固定剤３０と、酸固定剤３０を骨材とし
て考えた多孔構造の構造物の強度を測定する実験を行な
った。生コンクリートスラッジケーキと、セメントと、
ベントナイトを、重量比で１．０：１．５：０．５（Ｋ
ｇ）の割合で配合し、混練して、直径０．５〜５ｍｍの
独立した球状の酸固定剤を造粒した。

【００６３】このようにして作った粒状の酸固定剤３０
を試料１とし、土壌改善剤（酸性中和剤）として用いる
石灰を粒状に形成した市販の酸固定剤を試料２として、
それぞれの強度を測定した。

【００６４】試料１、試料２の強度を測定するために、
セメント２５０ｇと水１００ｇを混練して作ったセメン
トペーストに、試料１を２２０ｇ、試料２を２１０ｇ入
れて強度測定用の型枠に入れて成形した成形体の強度
を、成形後１週間経ってからＪＩＳＡ１１０８のコン
クリート圧縮強度試験方法によって測定した。

【００６５】実験の結果、試料１では３３Ｎ／ｃｍ²以
上の強度があるのに対して、石灰を主成分として作られ
た試料２では０．１Ｎ／ｃｍ²の強度となった。さら
に、試料１を骨材としてセメントを結合材として多孔構
造を構成した構造物では３．７Ｎ／ｃｍ²の強度を有し
ていた。

【００６６】このように、エンジンの排気ガス中には、
水蒸気が含まれていることから、セメントを主成分とし
た酸固定剤を作る必要があることがわかった。また、多
孔構造の構造物もそこそこの強度があることがわかっ
た。

【００６７】試料２は、セメントペーストに入れて混練
を初めると同時に、セメントペースト中の水に溶け出し
て、酸固定剤としての形状を失うという欠点を有してい
る。しかしながら、試料１は、十分な強度を有している
ので、試料１を用いた脱硝・脱硫装置を自動車の排気系
のように絶えず振動が与えられる個所に設ける場合で
も、酸固定剤は粒状を保持しており機能を十分に発揮す
ることができるばかりでなく、粉塵などの発生を押さえ
ることができる。したがって、試料１によれば、酸固定
手段の排気口にバグフィルターを設ける必要が無くなる
ので、排気系での圧力低下を少なくすることができ、エ
ンジンの効率を大きく低下させずに排気ガス中のＮＯ_X
やＳＯ_Xを低減させることができる。

【００６８】図３を用いて、本発明の第２の実施例を説
明する。この実施例は、排気系に排気ガスを酸化するガ
ス酸化手段１を独立して設けた点に特徴を有している。
冷却用ポンプ６３によって空気がガス酸化手段１に供給
され、ＮＯ₂の分解を防いでいる。オゾン発生手段４で
生成されたオゾンは、ガス酸化手段１へ供給されて排気
ガス中に含まれる酸化の程度の低いＮＯ_XおよびＳＯ_Xを
酸化する。酸化された排気ガスは、水和手段２（消音器
８）へ供給され、ここで排気ガス中の水蒸気と接触して
水和され、気相の酸に変換される。気相の酸を含む排気
ガスは、酸固定手段３に供給され、気相の酸が酸固定剤
３０に接触して反応し酸固定剤３０に固定され、ＳＯ_X
およびＮＯ_Xが低減された排気ガスが排出される。

【００６９】図４および図５を用いて、本発明にかかる
脱硝・脱硫装置の第２の実施の形態を説明する。この実
施の形態は、排気ガス中の不純物が少ない場合の脱硝・
脱硫装置を示しており、第１の実施の形態で使用した粒
状の酸固定剤３０を、セメントやベントナイトなどの結
着剤を用いて多孔構造を持つ多孔構造体３７に形成した
ものを用いて消音器８を構成した点に特徴を有してい
る。この実施の形態にかかる脱硝・脱硫装置は、ガス酸
化手段１および水和手段２と、酸固定手段３と、オゾン
（Ｏ₃）発生手段４とを、エンジン９の排気系を構成す
る排気管７に設けて構成され、消音器８を酸固定手段３
として構成しており、不純物などを取り出すための機能
や手段を有していない。冷却用ポンプ６３によって空気
がガス酸化・水和手段１，２に導入され、ＮＯ₂の分解
を防いでいる。ガス酸化手段１と水和手段２は、一体に
構成されている。

【００７０】酸固定手段３は、図５に示すように、消音
器８として構成されている。酸固定手段３（消音器８）
は、筒状の外殻８１と、吸気管８２と、排気管８３と、
開口８５を有する仕切壁８４とから構成されている。仕
切壁８４は、多孔構造体３７とした酸固定剤を用いて構
成される。消音器８は、仕切壁８４によって複数の小室
が内部に形成され、消音機能を達成することができる。

【００７１】このような構成の脱硝・脱硫装置は、酸固
定手段３と消音器８とを一体化したので、第１の実施の
形態に比較して酸固定手段３を新たに追加する必要がな
くなり、排気系の大型化を防げるばかりでなく、排気系
の圧力損失を低減させることできる。

【００７２】また、消音器８の外側に放熱用フィンなど
を取り付けることによって、消音器８の表面積を大きく
して、熱発散性を高めれば、空気の導入量を減少させる
ことができる。この消音器８の表面積を大きくする手法
と空気を導入する手法を合わせて使用することも可能で
ある。また、空気を導入した後にある消音器８は、断面
積を従来の１．５倍程度とすることが望ましい。

【００７３】図６を用いて、この発明の第３の実施の形
態にかかる脱硝・脱硫装置の構造を説明する。この実施
の形態の脱硝・脱硫装置は、消音器８に排気ガスの酸化
機能および酸化したＳＯ_XおよびＮＯ_Xを水蒸気の存在下
で水和させて酸とする水和機能を持たせるとともに、酸
固定手段３を図５に示したような多孔構造体３７を用い
て構成している。この実施の形態によれば、消音器８を
ガス酸化手段１および水和手段２として用いるととも
に、酸固定手段３を第４図に示した酸固定手段と同様な
多孔構造体からなる酸固定剤を用いて構成したので、小
型化することができる。

【００７４】図７に示す実験装置を用いて本発明にかか
る脱硝・脱硫装置の脱硝効果を測定した。実験装置は、
ジーゼルトラックのエンジンの排気口近くから排気ガス
を吸入すると同時に、サブポンプ６２を用いて、オゾン
発生手段４を介して吸引した大気と、水蒸気発生手段５
で発生させた水蒸気とを、ガス酸化手段１および水和手
段２に強制的に注入するようにした。本来ならば、ジー
ゼルトラックのエンジンの排気口から排気ガスを直接吸
入すればよいのであるが、一般的にジーゼルトラックの
排気ガス中のＮＯ_X濃度は３００ｐｐｍ程度といわれて
いるのに対し、使用したＮＯ_X濃度測定装置の測定範囲
の上限が１００ｐｐｍとなっていたため、直接吸入する
ことをやめ、大気を混合して稀釈した排気ガスを用い
て、脱硝・脱硫装置の働きを間接的に測定した。

【００７５】実験装置は、ガス酸化・水和槽１，２と、
酸固定手段３と、オゾン発生器４と、水蒸気発生手段５
と、メインポンプ６１と、サブポンプ６２を用いて、図
７に示すように構成した。

【００７６】ガス酸化手段と水和手段を一体化してガス
酸化・水和層１，２とし、吸気管７１からの排気ガス
と、オゾン発生器４を介して吸引されたオゾンを含む大
気と、水蒸気発生手段５からの水蒸気が供給される。こ
こで排気ガス中の酸化の程度の低いＮＯ_XとＳＯ_Xの酸化
と水和反応が行われる。酸固定手段３は、第１の実施例
で用いた酸固定剤３０を２００ｇ充填した１段構造のも
のとした。

【００７７】水蒸気発生器５は、間接吸引方法により排
気ガスが乾いた大気との混合状態となり水蒸気が不足す
ることを補うために設けている。このことによって、排
気系内にあるときは湿りを有するガスである排気ガス
が、大気中に放出されることにより乾きガスとなり、水
蒸気が不足することを補っている。本実験では、メイン
ポンプ６１の流量を１０リットル／分とし、サブポンプ
６２の流量を４リットル／分とした。また、ガス酸化・
水和槽１，２の入口（Ａ点）でのＮＯ_X濃度は、測定範
囲内である７５ｐｐｍであった。実験の結果は、以下の
とおりである。

【００７８】

【表１】

【００７９】以上のように、この時の吸引した排気ガス
のＮＯ_X濃度は７５ｐｐｍであり、ガス酸化・水和槽
１，２で酸化反応と水和反応とを行わせて、窒素酸化物
（ＮＯ_X）を硝酸（ＨＮＯ₃）とし、酸固定手段３へ送っ
た。２０分後に測定したところ、この酸固定手段３通過
後の換気ガス中のＮＯ_X濃度は１４ｐｐｍとなってい
た。さらに、この実験を１時間継続した後も、酸固定手
段３通過後の排気ガス中のＮＯ_X濃度は１４ｐｐｍで変
化はなかった。この結果、この実験の排気ガスのみかけ
脱硝効率（（Ａ点の排気ガスのＮＯ_X濃度−Ｂ点の排気
ガスのＮＯ_X濃度）／Ｂ点の排気ガスのＮＯ_X濃度）は、
８１％となった。ただし、実質の脱硝効率は経験により
７０％程度と思われる。

【００８０】温度検出手段２１は、ガス酸化手段１に設
けるが、ガス酸化手段１に温度検出手段２１を設けるこ
とが困難なときには、排ガス発生量と同程度の空気を導
入して、ガス酸化手段１での温度の上昇を防ぐことが望
ましい。

【００８１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、セメン
トを主成分にすることによって、産業廃棄物である生コ
ンクリートスラッジやコンクリート廃材を用いて、排気
ガス中の窒素酸化物や硫黄酸化物を排気ガスから直接固
定して除去し大気の酸化物濃度の増大を防ぐことができ
る。

【００８２】さらに、本発明によれば、生コンクリート
スラッジやコンクリート廃材の再利用が可能になるの
で、生コンクリートスラッジやコンクリート廃材等によ
るアルカリ汚染を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる脱硝・脱硫装置の構成の概念を
示す図。

【図２】本発明にかかる脱硝・脱硫装置を構成する酸固
定手段の構成を示す断面図。

【図３】本発明の第２の実施の形態にかかる脱硝・脱硫
装置の構成の概念を示す図。

【図４】本発明の第３の実施の形態にかかる脱硝・脱硫
装置の構成の概念を示す図。

【図５】本発明の第３の実施の形態にかかる脱硝・脱硫
装置のを構成する酸固定手段の構成を示す図。

【図６】本発明の第４の実施の形態にかかる脱硝・脱硫
装置の構成の概念を示す図。

【図７】脱硫・脱硝装置の試験装置構成を示す図。

【符号の説明】

１ガス酸化手段２水和手段２１温度検出手段３酸固定手段３０酸固定剤３１ガス供給部３２酸固定剤保持部剤３３ガス排出部３４固定部材３５締付棒３６ガス通過開口３７多孔構造体３８排出弁３９振動発生装置４オゾン発生器５水蒸気発生手段６１メインポンプ６２サブポンプ６３冷却用ポンプ７排気管８消音器９エンジン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者里川学滋賀県栗太郡栗東町大字上鈎115番地の１共栄工業株式会社内 (72)発明者田中修三滋賀県栗太郡栗東町大字上鈎115番地の１共栄工業株式会社内Ｆターム(参考） 4D002 AA02 AA12 AC10 BA03 BA05 CA01 CA07 CA20 DA05 DA12 DA16 DA35 DA47 DA51 DA66 DA70 EA02 EA13 GA01 GA02 GA03 GB01 GB03 HA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排ガス中の窒素酸化物もしくは硫黄酸化
物をオゾンと接触させて気相で酸化するガス酸化手段
と、ガス酸化手段で酸化された酸化物を排気ガス中の水
蒸気と接触させて気相の水和物を生成する水和手段と、
この水和したガスに含まれる酸を固定する酸固定手段と
を有する脱硝・脱硫装置において、酸固定手段は、石
灰，消石灰，セメント系スラッジ，建設廃材を粉砕した
コンクリート粒子のいずれかもしくはこれらを混合した
ものをセメントを主成分とする結合材を用いて粒子状体
に形成した酸固定粒子を収納した酸固定剤保持部材から
なることを特徴とする脱硝・脱硫装置。
【請求項２】酸固定手段が、石灰，消石灰，セメント
系スラッジ，建設廃材を破砕したコンクリート粒子のい
ずれかもしくはこれらを混合したものをセメントおよび
ベントナイトを主成分とする結合材を用いて多孔状の構
造物とした酸固定多孔構造物であることを特徴とする請
求項１に記載の脱硝・脱硫装置。
【請求項３】ガス酸化手段と水和手段を排気系に設け
たことを特徴とする請求項１に記載の脱硝・脱硫装置。
【請求項４】ガス酸化手段は、排気系の排気管にオゾ
ンを供給することによって、気相で排ガス中の窒素酸化
物もしくは硫黄酸化物を酸化させる手段である請求項３
に記載の脱硝・脱硫装置。
【請求項５】ガス酸化手段は、排気系の消音器にオゾ
ンを供給することによって、気相で排ガス中の窒素酸化
物もしくは硫黄酸化物を酸化させる手段である請求項３
に記載の脱硝・脱硫装置。
【請求項６】ガス酸化手段は、排気系の排気管に設け
たガス酸化槽にオゾンを供給することによって、気相で
排ガス中の窒素酸化物もしくは硫黄酸化物を酸化させる
手段である請求項３に記載の脱硝・脱硫装置。
【請求項７】ガス酸化手段と水和手段を一体化し、排
気系の排気管に設けた請求項３に記載の脱硝・脱硫装
置。
【請求項８】ガス酸化手段と水和手段を、排気系に設
けた消音器とした請求項７に記載の脱硝・脱硫装置。
【請求項９】ガス酸化手段に供給される排気ガスに空
気を導入するようにした請求項３ないし請求項８のいず
れか１項に記載の脱硝・脱硫装置。
【請求項１０】ガス酸化手段に温度検出手段を設け、
ガス酸化手段の動作温度が１００℃〜１５０℃となるよ
うに空気の導入量を制御する請求項９に記載の脱硝・脱
硫装置。
【請求項１１】排気系に設けた消音器を、酸固定手段
とした請求項３に記載の脱硝・脱硫装置。
【請求項１２】水和手段は、熱焼によって発生する水
蒸気を利用した、気相で酸化物を水和する手段である請
求項３に記載の脱硝・脱硫装置。
【請求項１３】酸固定手段は、下段に配置されたガス
供給部と、ガス供給部の上に積み重ねられた複数段の酸
固定剤保持部と、酸固定剤保持部の上方に積み重ねたガ
ス排出部とから構成され、酸固定剤保持部は、対熱・対
酸性の材質からなる円筒状の外殻と、外殻の内部に設け
た対熱・対酸性の材質からなる１ｍｍ程度の開口部をも
つ底部と、底部から丈夫への筒状体とを有し、ガス供給
部は、ガス供給口と、不純物取出口を備えた漏斗状の底
部を有するとともに、底部に振動発生手段を取り付けた
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか
１項に記載の脱硝・脱硫装置。
【請求項１４】酸固定手段の断面積を、排気系に設け
た排気管の断面積の３０倍程度以上の断面積とすること
によって、酸固定手段内の排気ガスの流速を小さくし
て、排気ガス中の不純物を落下させるようにしたことを
特徴とする請求項１３に記載の脱硝・脱硫装置。