JP2009142820A

JP2009142820A - 大気浄化システム

Info

Publication number: JP2009142820A
Application number: JP2009079818A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Tsujimichi; 道万也辻; Hiroto Hasuo; 生博人蓮; Hidenori Kobayashi; 林秀紀小; Yoshimitsu Saeki; 伯義光佐
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 1998-02-26
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2009-07-02

Abstract

【課題】大気中の有害ガスを除去する装置のより一層の効率化、簡素化を図る。
【解決手段】一酸化窒素、二酸化窒素、二酸化硫黄を酸化固定化除去する光触媒を表面層に持つ有害ガス除去材を建造物の壁面、床面および道路に設置し、前記大気中の有害ガスを除去する。有害ガス除去材の経時的な機能劣化は有害ガス除去材表面の散水洗浄によって防止し、洗浄に用いた水は、その中に含まれる硝酸、亜硝酸を植物もしくは土壌の吸収もしくは分解作用により取り除いた後、再び有害ガス除去材表面の散水洗浄に用いられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、大気中の有害ガスを除去する大気浄化システムに関する。

我が国の大気汚染は発生源対策の進歩により近年大幅に改善したが、特に窒素酸化物については幹線道路沿道地域では環境基準を達成できない状況である。

最近、光励起した酸化チタンが窒素酸化物および二酸化硫黄を酸化し、除去する光触媒特性を利用した大気中の低濃度の窒素酸化物および二酸化硫黄を除去する技術が開示されている。この技術は、紫外領域の光により励起状態にある酸化チタンの酸化反応により窒素酸化物を硝酸および亜硝酸に、二酸化硫黄を硫酸に変換し、酸化チタン表面に固定化するものである。これにより、大気中の窒素酸化物、二酸化硫黄を削減することができる。

前記、酸化チタンの窒素酸化物除去機能は、酸化チタン表面に硝酸、亜硝酸が蓄積することにより経時的な機能劣化が起こるが、触媒表面を水洗し硝酸、亜硝酸を除去することにより、その機能は回復する。また同様に、酸化チタンの二酸化硫黄除去機能は、酸化チタン表面に硫酸が蓄積することにより経時的な機能劣化が起こるが、触媒表面を水洗し硫酸を除去することにより、その機能は回復する。

特開平９−１３１５１４号公報（特許文献１）には、太陽光の照射を受けて活性化する光触媒である酸化チタンを主成分とする光触媒シートを基板の両面に被着した光触媒パネルを樹木の枝葉状に多数枚吊り下げ支持し、さらにそれぞれの光触媒パネルの上部に光触媒パネルの洗浄、汚染除去機能の回復を目的とした散水機構を持ち、また、それぞれの光触媒パネルの下部に洗浄排水受けを備えた有害ガス除去装置が開示されている。

特開平９−１３１５１４号公報

ところで、前記のように、多数枚のそれぞれの光触媒パネルの下部に洗浄排水受けを設置することは構造が複雑となり作製が容易ではない。

また、光触媒パネルの洗浄、汚染除去機能の回復を目的とした散水には多量の水の供給を必要とする。

また、光触媒パネルの洗浄、汚染除去機能の回復を目的とした散水において、光触媒シート全面に均一に水を散水することは容易でなく、散水による光触媒シートの濡れが乾くまでの時間は十分な汚染除去機能が得られない。

本発明は、上記問題点を解決するためになされ、有害ガス除去材表面の経時的な機能劣化を抑制するための洗浄排水回収機構を簡素化する事を目的とする。また、有害ガス除去材表面の有害ガス除去機能の回復を目的とした散水のために使う水の量を少なく抑えることを目的とする。

また、光触媒パネルの洗浄、汚染除去機能の回復を目的とした散水において、除去機能の回復の効率を高めるために有害ガス除去材表面全面に均一に水が流れるようにすることを目的とする。また、散水による光触媒シートの濡れが乾くまでの時間を可能な限り短くすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の大気浄化システムは、以下の手段をとる。大気中の有害ガスである窒素酸化物、二酸化硫黄を除去する機能を持つ有害ガス除去材、前記有害ガス除去材の経時的な機能劣化を回復させる装置、前記機能劣化の回復に用いた水を再利用する装置を兼ね備えた大気浄化システムであり、有害ガス除去材は壁材、床材、舗装材等の基材表面に有害ガスを除去する機能を持つ物質を備えている。有害ガスを除去する機能を持つ物質は、光照射により光励起し触媒表面で活性酸素種を生成する光触媒であり、光照射後の水の接触角が光照射前の水の接触角より５°〜３０°小さくなる物質である。

本発明の実施の形態に対応する大気浄化システムの全体の構成図。

有害ガス除去材の経時的な機能劣化を回復させる装置は、有害ガス除去材表面を洗浄し、洗浄に用いた水を回収する部分、貯水する部分、繰り返し洗浄に再利用するために循環させる部分からなる装置である。また、散水管より、一定時間間隔で一定量の水を有害ガス除去材表面に噴出させ、有害ガス除去材表面に堆積したダストおよび有害ガス除去過程において生成した除去機能を劣化させる物質を洗浄する。水の噴出は、有害ガス除去材１平方メートル１日当たり０．５リットル以上、好ましくは有害ガス除去材１平方メートル１日当たり３リットル以上、より好ましくは有害ガス除去材１平方メートル１日当たり１５リットル以上の水を有害ガス除去材表面に噴出することが可能である。

洗浄に用いた水を繰り返し洗浄に再利用する装置は、洗浄に用いた水を回収する部分、洗浄に用いた水を貯水する部分、洗浄に用いた水を繰り返し洗浄に再利用するために循環させる部分からなる装置であり、水を回収する部分は、光触媒を表面層に備えた透水性の道路舗装用の建材である。水を貯水する部分は、道路または床に設置した透水性の基材の下部に位置する貯水槽であり、貯水槽の部分は、水を有害ガス除去材表面洗浄用の散水管に導くポンプと配管からなる。また、洗浄に用いた水を回収する部分、貯水する部分、繰り返し洗浄に再利用するために循環させる部分の少なくとも一つに洗浄に用いた水を植物もしくは土壌に吸収、分解させ無害化する部分を備えている。

このように洗浄排水回収機構を簡素化するために、洗浄排水の回収は、道路または床に設置した透水性の舗装基材を通して行う。これにより、洗浄排水のみを目的とした機構は必要でなくなる。有害ガス除去材表面の有害ガス除去機能の回復を目的とした散水のために使う水は、雨もしくは、水前記方法により回収した水を再び使用する。これにより使用する水の量を少なく抑えることができる。

有害ガス除去材表面の有害ガス除去機能の回復を目的とした散水において、有害ガス除去材表面を親水性の高い光触媒により構成することにより有害ガス除去材表面全面に均一に水が流れ、除去機能の回復の効率が高まる。また、除去材表面の親水性が高いことにより、散水による除去材表面の濡れが乾くまでの時間も短縮される。

本発明は、前記の課題を解決するための手段を基礎とし具体的な一例として、以下のような形態により構成することができる。

本発明の大気浄化システムの第一の構成要素である有害ガス除去材は、建造物の壁面、床面に用いることが可能である。また、洗浄水を地上から地中に導き回収する役割を持つ道路または床に設置した舗装材の形態をとる透水性基材にも有害ガス除去を付与することが可能である。

有害ガス除去材の表面に備えられた光触媒は、前記の洗浄効率、乾燥時間の点から親水性の高い物質からなることが望ましい。具体的には、光照射により光励起し、光照射後の水の接触角が光照射前の水の接触角より５°〜３０°小さくなる物質が特に望ましい。

この場合、光触媒としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化バナジウム、酸化タングステン等を例示する事ができる。最も入手の容易さ等からは、アナターゼ型の酸化チタンが望ましい。

本発明の大気浄化システムの第二の構成要素である有害ガス除去材の経時的な機能劣化を回復させる装置は、一定時間間隔で一定量の水を有害ガス除去材表面に噴出する散水管を有する。壁面として設置された有害ガス除去材に対しては、有害ガス除去材表面全面に水を噴出する必要は必ずしもなく、その上部に噴出すればよい。除去材表面の高い親水性により、散水された水は除去材表面を均一に流れる。また、上記有害ガス除去材表面全面への水の噴出による表面の種々の汚れの除去により、有害ガス除去材表面の外観上の美観を損なうことがない。

本発明の大気浄化システムの第三の構成要素である有害ガス除去材の経時的な機能劣化を回復させる洗浄に用いた水を洗浄に再利用する装置により、洗浄に用いた水を排水として外部、例えば下水道に流すことが無いので、洗浄水中のダストおよび触媒被毒成分による周辺環境を汚染しない。また、有害ガスの一つである窒素酸化物の光触媒除去においては、除去材表面に除去材の経時的な機能劣化を引き起こす硝酸、亜硝酸の蓄積が起こり、洗浄排水には硝酸、亜硝酸が含まれる。洗浄水の循環経路の一部に植物もしくは土壌部分を設けることにより、洗浄排水の硝酸、亜硝酸を植物もしくは土壌の吸収もしくは分解作用により無害化することができる。

以下、本発明の実施の形態に対応する具体的な一実施例について図面を参照して説明する。図１は、前記大気浄化システムを建造物とその周辺の道路、床に適用した実施の形態である。ここで、建造物の外壁には有害ガス除去材、建造物周辺の道路、床には透水性の有害ガス除去材を設けてある。透水性の有害ガス除去材の下方には貯水槽を設置し、貯水槽底部外側には吸水ポンプを備える。建造物の屋上には給水タンクを設置し、給水ポンプによって汲み上げられた貯水槽の水を貯えることができる。外壁に用いた有害ガス除去材の上部には散水管を備えている。

建造物の壁面の外壁有害ガス除去材１は、表面に光触媒層を持つタイルであり、窒素酸化物および二酸化硫黄を太陽光エネルギーにより除去する機能を持つ。この除去材はタイル特有の高い耐候性と意匠性を有する。

建造物周辺の道路、床に設置した透水性有害ガス除去材２は、表面に光触媒層を持つ透水性を有する舗装用のブロックであり、窒素酸化物および二酸化硫黄を太陽光エネルギーにより除去する機能を持つ。

透水性有害ガス除去材２の下方に貯水槽３には、大雨時に水が溢れることを防止するために、貯水層上部には配水管４が設置されている。

貯水槽３近傍には貯水槽の水を循環させるための吸水ポンプ５が設置されている。

吸水ポンプ５から排出された洗浄水は、植物栽培土壌６に導かれる。

植物栽培土壌６から排出される洗浄水は吸水ポンプ８により配管７に導かれ、さらには外壁に用いた有害ガス除去材の上部に設置した散水管９に導かれる。

外壁に用いた有害ガス除去材の上部に設置した散水管９の散水口は外壁の方向に向いていて、外壁上部に散水可能となっている。散水は、有害ガス除去材１平方メートル１日当たり０．５リットル以上、好ましくは有害ガス除去材１平方メートル１日当たり３リットル以上、より好ましくは有害ガス除去材１平方メートル１日当たり１５リットル以上の水を有害ガス除去材表面に噴出することが可能である。

外壁上部に散水された水は、表面に光触媒層を持つタイル表面上を流れ落ち、除去材表面に蓄積した大気中のダスト等の汚染物質および窒素酸化物、二酸化硫黄に対する除去反応による反応生成物である硝酸、亜硝酸、硫酸を洗浄除去する。これにより外壁の除去材表面の経時的な機能劣化を抑制し、有害ガスの除去効率を高める。外壁の有害ガス除去材表面上を流れ落ちた洗浄水は、有害ガス除去機能を備えた透水性の舗装用ブロックを通って貯水槽に導かれる。その際、洗浄水は透水性の舗装用ブロック表面に蓄積した大気中のダスト等の汚染物質および窒素酸化物、二酸化硫黄に対する除去過程における反応生成物である硝酸、亜硝酸、硫酸を洗浄除去する。これにより有害ガス除去機能を備えた透水性の舗装用ブロック表面の経時的な機能劣化を抑制、回復させ有害ガスの除去効率を高める。貯水槽に導かれた洗浄水中に含まれる硝酸、亜硝酸は、植物栽培土壌において吸収、分解され、植物に対する窒素供給源となる。無害化された洗浄水は、再び除去材表面の洗浄水として使用される。洗浄に用いた水は、透水性の基材を通して回収され、洗浄に用いた水を繰り返し洗浄に再利用する。

本発明の構成によれば、大気中の有害ガスの除去機能の経時的劣化が少なく、さらに有害ガス除去材表面の洗浄に使用する水の量が少量で十分な大気浄化システムを提供することができる。

１…外壁有害ガス除去材
２…透水性有害ガス除去材
３…貯水槽
４…配水管
５…吸水ポンプ
６…植物栽培土壌
７…配管
８…吸水ポンプ
９…散水管

Claims

大気中の有害ガスである窒素酸化物、二酸化硫黄を除去する機能を持つ有害ガス除去材、前記有害ガス除去材の経時的な機能劣化を回復させる装置、前記機能劣化の回復に用いた水を再利用する装置を兼ね備えたことを特徴とする大気浄化システム。
前記有害ガス除去材が、有害ガスを除去する機能を持つ物質を表面層に備えた材料であることを特徴とする請求項１記載の大気浄化システム。
前記有害ガスを除去する機能を持つ物質は、光照射により光励起し、触媒表面で活性酸素種を生成する光触媒であることを特徴とする請求項２に記載の大気浄化システム。
前記表面層は光照射後の水の接触角が光照射前の水の接触角より５°〜３０°小さくなる物質であることを特徴とする請求項２から請求項３のいずれかに記載の大気浄化システム。
前記有害ガス除去材は、建造物を構成する壁材、床材、もしくは道路を構成する舗装材のいづれかの形態をとることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の大気浄化システム。
前記有害ガス除去材の経時的な機能劣化を回復させる装置は、有害ガス除去材の表面を洗浄することが可能な装置であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の大気浄化システム。
前記有害ガス除去材の表面を洗浄することが可能な装置は、一定時間間隔で一定量の水を有害ガス除去材表面に噴出する散水管を持つ、有害ガス除去材表面に堆積したダストおよび有害ガス除去過程において生成した除去機能を劣化させる物質を洗浄することが可能な装置であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の大気浄化システム。
前記装置は、有害ガス浄化材１平方メートル１日当たり０．５リットル以上の水を有害ガス除去材表面に噴出することが可能な装置であることを特徴とする請求項７に記載の大気浄化システム。
前記装置は、有害ガス浄化材１平方メートル１日当たり３リットル以上の水を有害ガス除去材表面に噴出することが可能である装置であることを特徴とする請求項７に記載の大気浄化システム。
前記装置は、有害ガス浄化材１平方メートル１日当たり１５リットル以上の水を有害ガス除去材表面に噴出することが可能である装置であることを特徴とする請求項７に記載の大気浄化システム。
前記機能劣化の回復に用いた水を再利用する装置は、洗浄に用いた水を回収する部分、洗浄に用いた水を貯水する部分、洗浄に用いた水を繰り返し洗浄に再利用するために循環させる部分からなる装置であることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の大気浄化システム。
前記洗浄に用いた水を回収する部分は、透水性の基材を通して回収する機構であることを特徴とする請求項１１に記載の大気浄化システム。
前記透水性の基材は、有害ガスを除去する光触媒を表面層に備えた材料であることを特徴とする請求項１２に記載の大気浄化システム。
前記透水性の基材は道路舗装用の建材であることを特徴とする請求項１２および請求項１３記載のいずれかに大気浄化システム。
前記洗浄に用いた水を貯水する部分は、道路または床に設置した透水性の基材の下部に位置する貯水漕であることを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれかに記載の大気浄化システム。
前記洗浄に用いた水を繰り返し洗浄に再利用するために循環させる部分は、前記貯水漕の水を、前記有害ガス除去材の表面洗浄用の散水管に導くポンプと配管とからなることを特徴とする請求項１１から請求項１５のいずれかに記載の大気浄化システム。
前記洗浄に用いた水を回収する部分、洗浄に用いた水を貯水する部分、洗浄に用いた水を繰り返し洗浄に再利用するために循環させる部分の少なくとも一つに、洗浄に用いた水を植物もしくは土壌に吸収、分解させ無害化する部分を備えた装置であることを特徴とする請求項１１から請求項１５のいずれかに記載の大気浄化システム。