JP2002061314A

JP2002061314A - 二重外壁構造の建物を用いる大気浄化方法及びそれに用いる外壁構造体

Info

Publication number: JP2002061314A
Application number: JP2000251628A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Negishi; 信彰根岸
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2000-08-22
Filing date: 2000-08-22
Publication date: 2002-02-28

Abstract

(57)【要約】【課題】建物の谷間を形成するビルの壁面を二重構造
化し、都市部における大気汚染、特に自動車交通量の多
い道路上の汚染された空気を化学処理して容易に清浄化
できる大気浄化方法及びその方法に用いる構造体を提供
する。【解決手段】内側外壁と外側外壁の間に通気路を設け
た二重外壁構造の建物の二重外壁内に、光触媒を配置す
るとともに光照射して、その通気路内を通過する汚染大
気中の汚染物質を除去する大気浄化方法である。その汚
染大気としては、ビルの谷間の道路上のＮＯｘを含有す
る自動車排気ガスを含む空気であることが好ましい。ま
た、その外側外壁は、既存建物の外壁に、光触媒及び光
照射装置を設けた型枠を外側外壁として設置するか、又
は既存建物の外壁に光触媒を設置し、その外壁の外側に
型枠を外側外壁として設置して、二重外壁を構成するよ
うにできる大気浄化用ユニット構造体とすることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大気中の汚染物質
を建物の外壁を用いて浄化する方法及びそのための建築
構造体に関し、さらに詳しくは、ビルの谷間、いわゆる
ストリートキャニオンの自動車排気ガスなどの滞留し易
い場所における大気中の汚染物質を除去する方法及びそ
のための外壁構造体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車排ガスや工場排気等による
大気汚染は、経済の成長につれて深刻な社会問題となっ
てきているが、高度成長化時代から現在に至るまで、適
切な対策が取られて来なかったため、殆ど改善されてい
ない。大気汚染は、特に特定地域において環境基準を大
幅に上回るＮＯｘ濃度を示し、周辺部に住む住民の健康
に重大な悪影響を及ぼしていることは、西淀川公害訴訟
や川崎公害訴訟において住民側勝訴の判決が出ているこ
とからも明らかである。現状では、大気汚染の解決手段
として、自動車の走行台数の制限や排ガス清浄化装置を
搭載した自動車への置き換えなどの汚染物質の排出総量
規制等の対策が講じられているが、現実には十分に機能
していない。さらに、大気環境中に排出された自動車排
ガス等を積極的に浄化して無害化する方法は今日まで試
みられておらず、大気中に如何に拡散させるかといった
消極的な方法が検討されてきたにすぎない。

【０００３】ところが、最近、大気中のＮＯｘ等の汚染
物質を除去する方法として、光エネルギーと光触媒を利
用した大気浄化が注目されている。この技術は、排出さ
れた自動車排ガス等を太陽光などの光エネルギーで化学
的に除去するという従来にない技術であり、人工的なエ
ネルギーを投入することなく積極的に自動車排ガスを無
害化し得る方法として研究開発が進められている。現在
のところ、ＮＯｘ処理を対象とした光触媒は、酸化チタ
ン含有塗料、酸化チタン含有セメント、酸化チタン混練
フッ素樹脂シート等において、すでに実用化の域に達し
たものがあり、これらを舗装道路表面や防音壁等に設置
して、車道の大気浄化を行う試みがなされている。

【０００４】一方、ビルの外壁等を二重構造化し、外界
からの音を遮断したり、ビルの冷暖房費用等のコスト削
減を目的とした技術は、すでに開発されている。この工
法は、すでに建築済みの建物にも施工が可能であること
からも、新たに省エネルギー型のビルディングを建設す
るよりはるかに工費の低減を図ることができるという利
点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に、交通量の多い
道路を高層ビル群が囲い込むビルの谷間、いわゆるスト
リートキャニオン構造は、一種の閉鎖空間であり、大気
汚染物質が溜まり易いことが知られている。また、車道
内は常時自動車の通行により風の流れが発生するが、車
道両脇の歩道周辺は、車道から流れてきた空気が滞留
し、住民や歩行者等の健康に深刻な被害をもたらすこと
が懸念されている。一方、既存の二重外壁システムは、
ビル自体に対する外部からの影響（音、温度等）を遮断
するために施工されるのものであり、直接的に環境浄化
に役立つものは知られていない。

【０００６】本発明は、従来の技術における上記した実
状に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目
的は、建物（ビル）の谷間を形成するビルの壁面を二重
構造化し、都市部における大気汚染、特に自動車交通量
の多い道路上の汚染された空気を化学処理して容易に清
浄化することのできる大気浄化方法及びその方法に用い
る構造体を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の大気浄化方法
は、内側外壁と外側外壁の間に通気路を設けた二重外壁
構造の建物の二重外壁内に、光触媒を配置するとともに
光照射することにより、その通気路内を通過する汚染大
気中の汚染物質を除去することを特徴とする。その汚染
大気は、ビルの谷間の道路上のＮＯｘを含有する自動車
排気ガスを含む空気であることが好ましい。

【０００８】また、本発明の大気浄化用構造体は、既存
建物の外壁に、光触媒及び光照射装置を設けた型枠を外
側外壁として設置してなり、それらの二重外壁間に設け
た通気路に光照射して、その通気路を通過する汚染大気
中の汚染物質の除去に用いることを特徴とする。さら
に、本発明の他の大気浄化用構造体は、既存建物の外壁
に光触媒を設置し、その外側に型枠を外側外壁として設
置してなり、それらの二重外壁間に設けた通気路に光照
射して、その通気路を通過する汚染大気中の汚染物質の
除去に用いることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明の大気浄化方法は、車両交通量の多い建物
（ビル）の谷間の道路上の汚染された空気を、ビルの二
重外壁を利用して清浄化するものである。より詳しく
は、本発明は、都市部におけるビル群で取り囲まれた自
動車交通量の多いビルの谷間、いわゆるストリートキャ
ニオンを形成するビルの壁面を二重外壁構造化し、スト
リートキャニオン底辺部の汚染空気を、その二重外壁内
を光触媒化した二重外壁内に吸引し、汚染空気と光触媒
との接触効率を高めて、汚染空気を光触媒により酸化分
解反応により浄化するものである。

【００１０】本発明に用いられる建物としては、建物の
外壁（内側外壁）の外に新たな外壁（外側外壁）が設置
され、その両外壁間に通気路を設けた建築構造物であ
る。その建築構造物は、既存の建物と新築の建物のいず
れも使用できる。既存のビルでは、その外壁（内側外
壁）の外に、通気路となる一定の空間を設けて新たな外
壁（外側外壁）の二重外壁とする。また、新築のビルで
は、最初からこれと同様の内側外壁と外側外壁を有する
二重外壁を建築する。

【００１１】上記した建築構造物は、二重外壁の最上部
に道路上の汚染空気を二重外壁内の通気路に強制的に吸
引させる換気ファンを備えるか、又は、外壁の太陽光照
射に伴う温度上昇により発生した上昇気流により汚染空
気の流れが誘起されるような構造体であることが好まし
い。さらに、二重外壁内部は、ＮＯｘの酸化生成物、あ
るいは光触媒では酸化除去できない無機系粒子状物質を
洗い流すための洗浄装置を有する構造体とすることが好
ましい。

【００１２】本発明において、光触媒は、汚染空気と十
分に接触できるように配置することが望ましく、二重外
壁間の通気路の内部外壁の外部表面及び外部外壁の内部
表面の全面又は一部に配置する。また、その光触媒を励
起して機能を発現させるための光を通気路に導入できる
構造とする必要があり、例えば、太陽光や人工光を十分
に導入し得る構造とすることが望ましい。

【００１３】本発明における二重外壁の外部外壁は、光
触媒及び光照射装置を組み込んだ型枠からなるユニット
構造体、或いは型枠のみからなるユニット構造体とする
ことができる。この型枠のみからなるユニット構造体で
は、型枠は太陽光を多量に導入できるような構造、例え
ば、ガラスを組み込んだ窓枠等が好ましい。このような
組立式の外部外壁の場合には、これらのユニット構造体
を内部外壁に合わせてあらかじめ工場等の他の場所で作
製し、現場で適宜施工できるという作業上の利点があ
る。

【００１４】本発明に用いる光触媒としては、光の照射
により励起されて活性化し、空気中のＮＯｘ等の汚染物
質を酸化反応させて無害化し、汚染物質を除去できる公
知の光触媒材料であれば使用可能であり、具体的には、
酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化鉄、酸化ビスマ
ス、酸化タングステン、チタン酸ストロンチウム等の金
属酸化物が挙げられるが、なかでも酸化チタンが好まし
い。さらに、可視光応答型光触媒を使用すれば、より高
い除去活性が得られる。但し、可能な限りＮＯを酸化し
てＮＯ２（二酸化窒素）を脱離させるような光触媒材料
は使用しないことが望ましい。また、その使用形態とし
ては、如何なる形状又は構造でも用いることができる
が、上記の金属酸化物の粉末を主成分とする光触媒を合
成樹脂等で壁面に被覆して固定するか、メッシュ状、シ
ート状或いはパネル状に成形して用いることが好まし
い。

【００１５】本発明において、光触媒の励起に用いる光
源としては、太陽光、又はブラックライトやケミカルラ
イトといった紫外線ランプ等の蛍光灯、水銀灯、白熱電
灯、キセノンランプ、ナトリウムランプ等の人工光源が
利用できる。光源には、可能な限り太陽光を利用するこ
とが好ましいが、人工光源を用いる場合でも、光の有効
利用を図るように光照射装置を配置することが好まし
い。

【００１６】本発明において浄化の対象とする大気は、
車両、工場及び市民生活等から排出されて、建物の間に
滞留する化学物質を含む汚染空気であれば何ら制限され
ないが、特に、自動車排ガス中に含まれるＮＯｘを汚染
物質として含有するビルの谷間の道路、特に、歩道底部
上の汚染された空気である。

【００１７】次に、代表的な図面を参照して、本発明を
より詳しく説明する。図１は、本発明の大気浄化方法に
用いる二重外壁構造の一例を示す概略構成図である。図
１においては、ビルの谷間の汚染空気を、二重外壁の間
の下部に設けた吸気口７から通気路６に導入し、内側外
壁の表面にタイル状に配置した酸化チタンを含む光触媒
３と外側外壁４の内面に備えた光照射装置２から光を照
射して、汚染空気中のＮＯｘを酸化反応させて硝酸とし
て除去し、浄化された空気を排気用ファン１によりビル
の上部から大気中に放出するものである。

【００１８】図２は、本発明の大気浄化方法に用いる二
重外壁構造の他の一例を示す概略構成図である。図２に
おいては、内側外壁５の表面にタイル状の酸化チタンを
含む光触媒３を配置し、外側外壁４の内部には、太陽光
集光装置９で集められた太陽光を光ファイバーの導光路
１０を通して端末照射装置１１から光照射することによ
り、通気路６中の汚染空気を図１と同様に化学処理し、
浄化された空気は排気用ファン１によりビルの上部から
大気中に放出するものである。また、図１及び図２に
は、図示されていないが、酸化反応により生成した硝酸
等を水等で洗い落とす洗浄装置を適宜設けることができ
る。

【００１９】図３は、本発明の大気浄化方法に用いる二
重外壁構造の他の一例を示す概略構成図であって、壁の
一部をガラス等の透明材料とすることにより、直接太陽
光を励起光源として用いる方法である。図３では、内側
外壁５の表面を酸化チタンを含む光触媒３で被覆し、新
たにその外側に、大きな窓板ガラス１２をはめ込んだ金
属製又はＦＲＰ製のガラス固定フレーム１３を外側外壁
として設置したものである。この場合、外側外壁の内面
をも光触媒化することにより、触媒の反応効率を向上さ
せることができる。その際、太陽光取り込み用のガラス
を透明な光触媒材料でコーティングすることも可能であ
る。さらに、二重外壁内の邪魔板等を光触媒化すれば、
有効な光触媒面積を拡大できるから、汚染空気をより効
率的に処理することできる。

【００２０】図４は、本発明の大気浄化方法に用いる二
重外壁構造の他の一例を示す概略構成図であって、窓を
有する既存建築物の外壁５の外に、あらかじめその窓と
合わせた窓を設けるとともに、光触媒及び光照射装置を
組み込んだ外壁ユニット１５をビルに取り付けるもので
ある。この構造は、既存のビルに取り付けるといった施
工方法であり、工期の短縮を図ることができる。このユ
ニット間への外部からの雨水の浸入、あるいは光触媒洗
浄用の内部からの水の漏水も考慮した場合、ユニット間
をシール剤で充填することが好ましい。また、ＮＯｘの
酸化により硝酸が形成するから、二重外壁を形成する素
材等には耐腐食性を有する材料を使用することが好まし
い。なお、これらの硝酸は、実際には、大気中に含まれ
る粉塵等によりしばしば中和されるため、腐食の影響が
ないと判断される場合にはアルミニウム等の軽金属骨材
を使用することも可能である。

【００２１】本発明では、二重外壁の汚染空気の通気路
部は、可能な限り狭くして空気と光触媒の接触効率を高
めることが望ましい。あまり狭くできない場合、邪魔板
等を二重外壁内に設置して気流の乱れを作り出し、光触
媒と汚染空気との接触効率を高めることが望ましい。ま
た、二重外壁の設置は、断熱性を得られることが知られ
ている。このため、断熱のための空気層を光触媒二重外
壁の内側に入れた三重外壁構造とすることも好ましい。

【００２２】

【実施例】以下、実施例により、本発明を具体的に説明
する。ＮＯｘを含む空気中のＮＯｘを除去する実験を行
った。その実験方法及び実験結果を、図面５〜８を用い
て説明する。図５には、本実験（室内実験）に用いたＮ
Ｏｘ除去評価試験装置を示す。この装置の反応容器は、
触媒面とガラス面との距離を５ｍｍに設定した。この容
器内に、１ｐｐｍのＮＯ（一酸化窒素）を毎分３Ｌの速
度で流した。このときの相対湿度は５０％であった。励
起光源には１０Ｗケミカルライト３本を使用し、光触媒
面における紫外線強度は、約０.３８ｍＷ／ｃｍ^２（＝
λmax）であった。光触媒には、酸化チタン（石原産業
（株）社製ＳＴ−０１、粒径約７ｎｍ）をセメントで
固めた被膜を用い、そのサイズは５×１０ｃｍとした。
なお、この実験方法は、標準情報原案「光触媒材料の大
気浄化性能試験方法」に準拠したものである。図５の装
置を用いた実験で得られたＮＯｘ除去用光触媒によるＮ
Ｏｘ除去の実験結果を、図６に示した。図６において、
縦軸はＮＯｘ濃度ならびに太陽光強度（UV-A領域）であ
り、横軸は時間である。図６に見られるように、光照射
を開始して後、５時間に亘って一定量のＮＯを除去する
ことができ、また、ＮＯ₂の生成量も少なく略同量に保
たれた。

【００２３】次に、上記した装置を応用し、さらに大型
の反応糟を用いたフィールドテストを行った。図７
は、フィールドテストに用いた光触媒反応装置の概略図
を示す。図７に示す反応糟１６は、高さ１１３ｃｍ、横
６４ｃｍ、奥行き１２ｃｍの塩化ビニル製であり、内部
に光触媒シート３、外側に窓板ガラス１２をはめ込んだ
構造になっている。ＮＯｘを含む汚染空気は反応糟に取
り込まれ、光触媒層を通過した後、ＮＯｘ計に導入され
る。この反応装置によって、どの程度のＮＯｘが除去で
きたかを、このＮＯｘ計でモニターした。その結果、図
８に示すように、太陽光が存在する際には、約１００％
のＮＯｘを除去できた。図８において、点線は道路沿道
におけるＮＯｘ濃度を示し、実線は光触媒シートを通過
した後のＮＯｘ濃度を示している。なお、この実験シス
テムでは励起光に太陽光のみを使用しているため、夜間
は触媒活性は示さなかった。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、建物の二重外壁の間
に、光触媒を組み込んだ二重外壁構造を用いることによ
り、ストリートキャニオン内の汚染空気を容易に化学的
に除去できるから、都市部における汚染された沿道空気
の浄化に貢献できるものである。さらに、本発明では、
光触媒を組み込んだ二重外壁をユニット化することによ
り、工期の短縮化を図ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の大気浄化方法に用いる二重外壁構造
の一例を示す概略構成図である。

【図２】本発明の大気浄化方法に用いる二重外壁構造
の他の一例を示す概略構成図である。

【図３】本発明の大気浄化方法に用いる二重外壁構造
の他の一例を示す概略構成図である。

【図４】本発明の大気浄化方法に用いる二重外壁構造
の他の一例を示す概略構成図であり、左側図は光触媒を
組み込んだ外側外壁ユニット構造体の概略構成図であ
る。

【図５】本発明に用いるＮＯｘ除去評価試験装置の概
念図である。

【図６】図５の装置を用いた実験で得られたＮＯｘ除
去用光触媒によるＮＯｘ除去の実験結果を示すグラフで
ある。

【図７】本発明におけるフィールドテストに用いた光
触媒反応装置の概略図を示す。

【図８】図７の反応装置を用いて、ＮＯｘを除去した
実験結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１：排気用ファン２：励起光照射装置３：光触媒４：外側外壁５：内側外壁６：通気路７：吸気口８：ビル屋上９：太陽光集光装置１０：導光路１１：端末照射器具１２：窓板ガラス１３：ガラス固定フレーム１４：既存建築物の窓１５：光触媒組み込み二重外壁ユニット１６：塩化ビニル製反応糟

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2E001 DH23 FA04 FA71 GA07 GA12 HA11 HB08 HE07 KA01 KA08 MA02 MA06 NA01 NC01 ND00 2E002 EB01 FB09 FB16 MA50 2E110 AA09 AA37 AA64 AB04 AB22 BB04 GA02W GA33Z GB01W GB41W 4D048 AA06 AB01 AB03 BA07X BA41X BB03 CA02 CA07 CC38 CD10 EA01 4G069 AA03 BA04A BA04B BA48A CA01 CA03 CA07 CA10 CA13 DA06 EA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内側外壁と外側外壁の間に通気路を設け
た二重外壁構造の建物の二重外壁内に、光触媒を配置す
るとともに光照射することにより、その通気路内を通過
する汚染大気中の汚染物質を除去することを特徴とする
大気浄化方法。
【請求項２】汚染大気が、ビルの谷間の道路上のＮＯ
ｘを含有する自動車排気ガスを含む空気であることを特
徴とする請求項１に記載の大気浄化方法。
【請求項３】二重外壁の壁最上部には、二重外壁内の
通気路中の大気を強制的に吸引する換気ファンを備えた
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の大気浄化方
法。
【請求項４】既存建物の外壁に、光触媒及び光照射装
置を設けた型枠を外側外壁として設置してなり、それら
の二重外壁間に設けた通気路に光照射して、その通気路
を通過する汚染大気中の汚染物質の除去に用いることを
特徴とする大気浄化用構造体。
【請求項５】既存建物の外壁に光触媒を設置し、その
外壁の外側に型枠を外側外壁として設置してなり、それ
らの二重外壁間に設けた通気路に光照射して、その通気
路を通過する汚染大気中の汚染物質の除去に用いること
を特徴とする大気浄化用構造体。