JP2007152571A - 改質硫黄資材輸送用車両 - Google Patents

Abstract

【課題】改質硫黄資材を溶融状態で輸送するのに適した改質硫黄資材輸送用車両を提供する。
【解決手段】ミキサー車１は、回転するドラム２と、脱臭装置６と、加熱装置７とを有する。ドラム２内は、改質硫黄資材を溶融状態で収容する。脱臭装置６は、改質硫黄資材によってドラム２内に発生するガスから臭気を除去してドラム２の外へ排気する。加熱装置７は、ドラム２内の改質硫黄資材を改質硫黄資材が固化しない温度に加熱する。
【選択図】図１

Description

本発明は、硫黄改質剤で変性した改質硫黄と骨材とを混合した改質硫黄資材を撹拌しながら輸送するのに用いられる改質硫黄資材輸送用車両に関する。

土木用および建設用の資材の１つとして、骨材をセメントで結合させたコンクリートが一般に用いられている。近年、常温では固体でありおよそ１１９℃を超えると溶融する硫黄の性質に着目して、硫黄を土木用および建設用の資材として利用する試みがなされている。硫黄を利用した資材（硫黄資材）は、通常のコンクリートに比べて高強度で耐水性に優れ、かつ耐酸性の強い材料として知られている。また、硫黄資材は、コンクリートと仕上がりや取り扱いが似ていることから、固化したものは硫黄コンクリートまたは硫黄固化体とも呼ばれる（特許文献１参照）。

硫黄は着火性を有しているため、現場で溶融させて打設することが困難である。そこで、特許文献２には、溶融した硫黄に添加剤として硫黄改質剤を添加して硫黄を変性した改質硫黄を製造し、この改質硫黄と細骨材とを混合して溶融物状の改質硫黄中間資材を製造すること、および、改質硫黄中間資材と粗骨材とを混合し、これを固化させて改質硫黄固化体を製造することが開示されている。

固体状の改質硫黄中間資材や、改質硫黄資材を固めた改質硫黄固化体は、非危険物扱いとされる。したがって、改質硫黄中間資材をプラントで予め製造しておき、これを現場まで輸送し、現場にて粗骨材と混合すれば、現場で安全に打設することができる。あるいは、改質硫黄固化体をプラントで予め製造しておき、これを現場まで輸送し、現場にて再度溶融させれば、現場で安全に打設することができる。
特開２００４−１６０６９３号公報 特開２００５−８２４７５号公報

しかしながら、改質硫黄中間資材や改質硫黄固化体をプラントで予め製造しておき、現場まで輸送する方法では、改質硫黄中間資材と粗骨材とを現場で混合するための設備、あるいは改質硫黄固化体を溶融させるための設備を現場に設置する必要がある。これらの設備を設置することによって設置工数や設置コストが増加する。

こういった設備の設置工数や設置コストを排除するためには、改質硫黄中間資材と粗骨材との混練物である改質硫黄資材をプラントで予め製造しておき、これを溶融状態で現場まで輸送して、現場にて打設すればよい。改質硫黄資材の輸送には、通常のコンクリートの輸送と同様にミキサー車を用いることが考えられる。

しかし、改質硫黄資材の輸送にコンクリート用のミキサー車をそのまま用いることはできない。なぜならば、改質硫黄資材の輸送に際しては、温度を一定の温度以上に保っていなければミキサー車が現場へ到着する前に改質硫黄資材が固化してしまうからである。また、溶融状態の改質硫黄資材からは硫化水素が発生するが、硫化水素は臭気があり、腐食性も高いので、これらへの対処も必要となってくる。

そこで本発明は、改質硫黄資材を溶融状態で輸送するのに適した改質硫黄資材輸送用車両を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の改質硫黄資材輸送用車両は、硫黄を原料とする改質硫黄資材を輸送するための改質硫黄資材輸送用車両であって、改質硫黄資材を収容して回転駆動されるタンクと、タンク内の改質硫黄資材を改質硫黄資材が固化しない温度に加熱する加熱装置と、改質硫黄資材によってタンク内に発生するガスから臭気を除去してタンクの外へ排気する脱臭装置と、を有する。

このように、加熱装置を有することで、改質硫黄資材はプラントから施工現場まで溶融状態で輸送される。さらに、脱臭装置を有するので、タンク内で溶融状態の改質硫黄資材から発生する臭気が周囲に漏洩しない。

加熱装置は、タンクの下方からタンクを加熱するようにタンクの下方に配置され、かつ、タンクの外郭を構成する壁内に、熱媒を収容する熱媒流路が形成されていてもよい。これにより、タンクが回転するドラムであっても、加熱装置からの熱が効果的にタンクへ伝えられる。また、タンクの内面は硫黄に対する耐食性を有する材料で構成すれば、改質硫黄資材によるタンク内面の腐食が防止される。

本発明によれば、臭気を漏洩させることなく溶融状態で改質硫黄資材をプラントから施工現場まで輸送することができる。その結果、施工現場で溶融した改質硫黄資材を得るための追加処理を行う必要がなくなり、追加処理のための設備を施工現場に設置する必要もなくなるので、それらの設置工数や設置コストを低減することができる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態による改質硫黄資材輸送用車両の側面図である。本実施形態の改質硫黄資材輸送用車両はミキサー車１であり、シャーシ上に支持されたドラム２と、ドラム２の後部に配置された、ドラム２内に溶融状態の改質硫黄資材を導入するためのホッパー４と、ドラム２内から送り出される改質硫黄資材をドラム２の外へ排出させるためのシュート５とを備えている。

ドラム２は、改質硫黄資材を収容する回転式のタンクであり、後方が持ち上がるように鉛直線に対して傾斜した姿勢で支持されている。ドラム２は、下方に位置する前端側が閉鎖されているとともに、上方に位置する後端側に開口部を有している。ドラム２の開口部はホッパー４と連通しており、この開口部を介してホッパー４からドラム２内に改質硫黄資材が導入される。ドラム２の前方にはドラム駆動装置３が設置されており、このドラム駆動装置３からの駆動力でドラム２を正逆両方向に回転させることができる。

ドラム２の内壁には、図２に示すように、ブレード２ａが一体的に設けられている。ブレード２ａは、ドラムの前端部から後端部へわたって螺旋状に設けられている。そのため、ドラム２を正転させることによってドラム２内の改質硫黄資材はドラム２の前方に向かって移送され、ドラム２を逆回転させることによってドラム２な易の改質硫黄資材はドラム２の後方に向かって移送される。

改質硫黄資材の輸送中はドラム２を正転させる。これによって、ドラム２内の改質硫黄資材はドラム２の前方に向かって移送されるので、ドラム２の後端側にある開口部からの改質硫黄資材の流出が防止される。また、ドラム２を回転させることによって改質硫黄資材が撹拌されるので、改質硫黄資材を構成する改質硫黄中間資材と粗骨材との分離が防止される。ミキサー車１が施工現場に到着し、改質硫黄資材を打設する際は、ドラム２を逆回転させる。これによって、ドラム２内の改質硫黄資材がドラム２の後方に向かって移送され、改質硫黄資材はシュート５を介してドラム２の外部へ排出される。

本形態のミキサー車１は、脱臭装置６と加熱装置７とをさらに有する。

脱臭装置６は、溶融している改質硫黄資材から発生する硫化水素や二酸化硫黄といった臭気を吸着して排気するものであり、脱臭装置本体６ａと、脱臭装置本体６ａにそれぞれ接続された吸気管６ｂおよび排気管６ｃとを有する。吸気管６ｂは、ドラム２の後端側にある開口部を介してドラム２の内部と連通しており、ドラム２内のガスを脱臭装置本体６ａ内に導く。脱臭装置本体６ａは、臭気を吸着する活性炭や薬品等の吸着材を内部に有する。排気管６ｃは、脱臭装置本体６ａで臭気が吸着されたガスを排気する。これにより、改質硫黄資材の輸送時およびシュート５からの排出時に周囲に臭気が漏れるのが防止される。

ここでは排気管６ｃを、ドラム２の開口部を介してドラム２の内部と連通するように設けたが、排気管６ｃは、ドラム２の内部と連通していれば、ホッパー４と接続されていてもよいし、シュート５と接続されていてもよい。いずれの場合でも、吸気管６ｂは、ドラム２内への改質硫黄資材の導入時、およびドラム２からの改質硫黄資材の排出時に、吸気管６ｂ内に改質硫黄資材が流入しないような位置に配置される。あるいは、そのような位置に配置するのが困難な場合は、開閉式のシャッタを吸気管６ｂに設け、改質硫黄資材の導入時および排出時にシャッタを閉じるように構成してもよい。

脱臭装置６としては、上述した吸着法を利用したものの他に、希釈法や燃焼法といった既存の脱ガス、脱臭技術を利用してもよい。

また、溶融した改質硫黄資材から発生する硫化水素は腐食性が高いため、ミキサー車１を長期間にわたって使用し続けているとドラム２の内面が腐食するおそれがある。そこで、ドラム２の内面の腐食を防止するために、ドラム２の内面を、硫黄に対する耐食性を有する材料で構成することが望ましい。硫黄に対する耐食性を有する材料としては、セラミック、ステンレス、ＦＲＰ、フッ素系樹脂などが挙げられる。

加熱装置７は、ドラム２内部の改質硫黄資材の温度を、改質硫黄資材が固化しない所定の温度に保つためのものであり、ドラム２の外側から間接的にドラム２内の改質硫黄資材を加熱する。本形態では、加熱装置７は、ドラム２の前部下方に、ドラム２と非接触で配置されている。改質硫黄資材が固化しない所定の温度とは、溶融硫黄の固化点である１１９℃以上の温度であり、好ましくは、改質硫黄資材の温度が１２０℃以上１５０℃以下の範囲となるようにドラム２を加熱する。１２０℃未満では改質硫黄資材の固化が始まり、一方、改質硫黄資材は１６０℃付近でゴム化が始まるからである。加熱装置７の加熱方式としては、ガス燃焼式であってもよいし、電熱ヒータ式であってもよい。このように、加熱装置７を備えることによって、プラントから施工現場まで改質硫黄資材を溶融した状態で輸送することができる。また、加熱装置７はドラム２と非接触であるので、ドラム２の回転に影響を及ぼさない。

さらに本形態では、加熱装置７による加熱作用をより効果的に発揮させるために、図３に示すように、加熱装置７は、ドラム２の前端部にある回転シャフトの近傍に配置され、回転シャフトの近傍でドラム２の外周部を加熱する。回転駆動されるドラム２を下方から加熱する場合、周長が長くなる領域、すなわち直径の大きい領域でドラム２を加熱すると、加熱装置７で加熱されたドラム２の部分が１回転して戻ってくるまでに温度が低下し易い。

そこで、ドラム２のなかでも直径が小さい部分である回転シャフトの近傍を加熱することによって、加熱された部分の温度が低下する前にドラム２が１回転するので、効率のよい加熱が可能となる。また、ドラム２は前述したように前方が下がった姿勢で支持されているので、ドラム２内に収容されている改質硫黄資材はドラム２の前方に集まり易い。このことによっても、上記のようにドラム２の前端部にある回転シャフトの近傍でドラム２を加熱することでドラム２内の改質硫黄資材が効率よく加熱される。さらに、加熱装置７は、傾斜したドラム２との距離がほぼ一定になるように、上面をドラム２の傾きに合わせて傾斜させることも、効率よい加熱のためには好ましい。

また、図３においては、ドラム２の外郭を構成する壁の内部に熱媒の流路２１となる空間が形成されている。流路２１内には熱媒が収容されている。熱媒としては、例えばタービン油を用いることができるが、改質硫黄資材の温度は１２０℃以上１５０℃以下の範囲に保持されればよいので、２００℃程度まで加熱できる流体であれば特に制限されない。

このように、ドラム２に熱媒用の流路２１を形成することで、ドラム２の回転による流路２１内での熱媒の移動と、加熱装置７からの熱による熱媒自身の対流とによって、加熱装置７からの熱をドラム２内の改質硫黄資材に良好に伝えることができる。

流路２１は、ドラム２の回転軸方向について少なくとも加熱装置７と対向する位置でドラム２の全周にわたって設けられていれば、ドラム２の一部のみに設けられていてもよいし全域にわたって設けられていてもよい。図３ではドラム２の壁内に空間として熱媒の流路２１を形成した例を示したが、熱媒流路の形態はこれに限られるものではなく、例えば図４に示すように、ドラム２の壁内に、熱媒を収容したパイプ２２を埋め込むことによって熱媒流路を構成してもよい。

加熱装置７からの熱をドラム２に良好に伝えるという観点からは、加熱装置自身の形態を工夫することも重要である。例えば図５に示すように、ドラム２の下部をドラム２の下方から覆うように、ドラム２の外周面に沿って湾曲した形状の加熱装置７とすれば、加熱装置７からドラム２への熱ロスを少なくすることができる。もちろん、図５に示す加熱装置７を用いた場合であっても、ドラム２内に熱媒流路を設けることは、より好ましいものである。

ここで、ミキサー車１が輸送する改質硫黄資材について説明する。

改質硫黄資材は、硫黄と、硫黄改質剤と、微細粉と、粗骨材とを原料として作られる。

まず、溶融した硫黄と硫黄改質剤とを混合して改質硫黄を製造する。硫黄は、天然の硫黄でもよいし、石油や天然ガスの脱硫によって生成された硫黄であってもよい。硫黄改質剤は、硫黄を変性、例えば重合することによって改質する。硫黄改質剤としては、シクロペンタジエン（ＤＣＰＤ）、テトラハイドロインデン（ＴＨＩ）、ジシクロペンタジエン、ジペンテン、ビニルトルエン、およびジシクロペンテン等のオレフィン化合物類のうち１種または２種以上の混合物が挙げられる。さらに、硫黄改質剤として、ジシクロペンタジエンのオリゴマー（２〜５量体混合物）を用いることもできる。硫黄と硫黄改質剤との混合は、硫黄が溶融した状態、すなわち１１９℃以上の温度で行われ、製造された改質硫黄も溶融状態に保たれる。

得られた改質硫黄は、所定の温度（例えば１５０℃）以上に加温された微細粉と混合されて改質硫黄中間資材とされる。微細粉としては、石炭灰、シリカヒューム、ガラス粉末、燃料焼却灰、電気集塵灰、貝殻粉砕粉のうち１種または２種以上を選択できる。

得られた改質硫黄中間資材は、溶融状態を保つことのできる温度（例えば１１９℃以上の温度）に保持された状態で、粗骨材および細骨材と混合される。粗骨材および細骨材は、例えば１２０〜１３０℃程度に加温されている。粗骨材および細骨材は、骨材として使用できるものであれば種類は特に制限されず、コンクリートに一般に用いられる骨材を使用できる。このような骨材としては、天然石、砂、れき、硅砂、鉄鋼スラグ、フェロニッケルスラグ、銅スラグ、金属の製造時に生成される副生産物、石炭灰、燃料焼却灰、電気集塵灰、溶融スラグ類、貝殻、およびこれらの混合物等からなる群より選択される１種または２種以上を使用することができる。

粗骨材の粒径は５ｍｍ以上であることが好ましい。また、粗骨材の粒径の上限は５０ｍｍ以下であることが好ましい。粗骨材の粒径が５０ｍｍを超えると、改質硫黄中間資材との混練に機械上の支障を来たすおそれがある。細骨材の粒径は、通常５ｍｍ以下である。粗骨材および細骨材の粒径調整には公知の技術を利用することができる。

改質硫黄中間資材と粗骨材および細骨材との混合には、これらを受け入れて混練するとともに、内部を所定の温度（例えば１１９℃）以上に保持することができる混練装置を用いることができる。

改質硫黄中間資材と粗骨材および細骨材とを混合することによって、改質硫黄資材が得られる。得られた改質硫黄資材は、溶融した状態でミキサー車のドラム２内に入れられ、溶融した状態のまま施工現場まで輸送される。施工現場では、ミキサー車１で輸送された改質硫黄資材がそのまま利用される。

改質硫黄資材を溶融状態で輸送できるようにすることで、溶融した改質硫黄資材を得るための、再溶融や混合といった追加処理を施工現場で行う必要がなくなる。その結果、追加処理のための設備を施工現場に設置する必要もなくなるので、それらの設置工数や設置コストを低減することができる。

図６に、本発明の他の実施形態によるミキサー車の側面図を示す。

図６に示すミキサー車１１は、脱臭装置１６がキャビン１１ａとドラム１２との間に配置されている点が、図１に示したものと異なっている。その他、ドラム１２の内部の構造や、ドラム１２の下方に加熱装置１７が配置されていること等は前述した実施形態と同様である。

脱臭装置１６自身の仕組みについては前述した実施形態と同様であり、脱臭装置本体１６ａと、吸気管１６ｂと、排気管１６ｃとを有している。ただし、脱臭装置１６がドラム１２の前方に配置されていることによって、吸気管１６ｂは、ドラム１２の側方を通ってホッパー１４まで引き回されている。本形態のように脱臭装置１６をドラム２の前方に配置することで、ドラム２への改質硫黄資材の導入時および排出時に脱臭装置１６が邪魔になることはない。

以上、本発明について、代表的な実施形態を例に挙げて説明したが、本発明の改質硫黄資材輸送用車両は、改質硫黄資材を収容して回転駆動されるタンクと、タンク内の改質硫黄資材を所定の温度に加熱するための加熱装置と、タンク内に発生するガスから臭気を除去して外部へ排気する脱臭装置とを有するものであれば、これらの実施形態に限定されるものではない。

本発明の一実施形態によるミキサー車の側面図である。 図１に示すドラムを、周壁の一部を破断して示す斜視図である。 加熱装置の近傍でのドラムの断面構造を示す図である。 加熱装置の近傍でのドラムの断面構造の他の例を示す図である。 ドラムの横断面とともに示す、加熱装置の他の例の図である。 本発明の他の実施形態によるミキサー車の側面図である。

符号の説明

１，１１ ミキサー車
２，１２ ドラム
２ａ ブレード
３ ドラム駆動装置
４，１４ ホッパー
５，１２ｃ シュート
６，１６ 脱臭装置
７，１７ 加熱装置
２１ 流路
２２ パイプ

Claims (3)

1. 硫黄を原料とする改質硫黄資材を輸送するための改質硫黄資材輸送用車両であって、
   前記改質硫黄資材を収容して回転駆動されるタンクと、
   前記タンク内の改質硫黄資材を前記改質硫黄資材が固化しない温度に加熱する加熱装置と、
   前記改質硫黄資材によって前記タンク内に発生するガスから臭気を除去して前記タンクの外へ排気する脱臭装置と、
   を有する改質硫黄資材輸送用車両。
2. 前記加熱装置は、前記タンクの下方から前記タンクを加熱するように前記タンクの下方に配置され、かつ、前記タンクの外郭を構成する壁内に、熱媒を収容する熱媒流路が形成されている、請求項１に記載の改質硫黄輸送用車両。
3. 前記タンクの内面は硫黄に対する耐食性を有する材料で構成されている、請求項１または２に記載の改質硫黄輸送用車両。

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