JP2010131559A - 大気汚染浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、車道周辺等の大気汚染が著しい場所に設置することで簡易に周辺の環境雰囲気を浄化することが可能な大気汚染浄化装置を提供する。
【解決手段】本発明の大気汚染浄化装置は、中空の筒状部材内に外部雰囲気を通過させることで外部雰囲気内の微粒子を除去する大気汚染浄化装置である。具体的には、筒状部材の内部で長手方向に進行する空気流を発生させる空気流発生手段と、空気流の上流側で空気流の負圧効果により外部雰囲気を流入させる流入口と、筒状部材の内部に水分を供給する水供給手段と、空気流の下流側で前記水分と空気流とを排出する排出手段と、を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車道周辺等の大気汚染が著しい場所に設置することで簡易に周辺の環境雰囲気を浄化することが可能な大気汚染浄化装置に関する。

近年、環境汚染の解決が社会問題の大きな要素となっており、この中でも大気中に含まれる有害な粒子状物質を排除し、大気浄化することは重要な課題である。とりわけ都心部では自動車の排気ガス等の影響で大気汚染度が高く、車道周辺で直接大気浄化する良好な方法の提供が待たれている。

特開平６−２５４３２４号公報

このような問題に対して、従来より種々の大気汚染浄化装置が開発・提供されてきたが、汚染大気を取り込むためのコンプレッサ等の送風設備を要し、装置が高価で大規模化し、都市エリア内に多数設置できるものではなかった。また、従来の大気汚染浄化装置は、多大な電気エネルギを要するという問題もあった。

また、従来の大気汚染浄化装置の場合、汚染物質の集塵に専用のフィルタや吸着剤を必要とする構成を採用していたため維持管理に対して大きな労力とコストを要していた。

本発明は、以上の事情に鑑みて創作されたものであり、大規模な送風手段や集塵手段を用いず安価かつ簡単な構成で汚染大気内の有害粒子状物質を排除することができ、さらに、稼動時に多大な電気エネルギーを必要としない大気汚染浄化装置を提供することを目的とする。

本発明の大気汚染浄化装置によれば、中空の筒状部材内に外部雰囲気を通過させることで該外部雰囲気内の微粒子を除去する。具体的に本大気汚染浄化装置では、中空の筒状部材と、前記筒状部材の内部で長手方向に進行する空気流を発生させる空気流発生手段と、前記空気流の上流側で該空気流の負圧効果により外部雰囲気を流入させる流入口と、前記筒状部材の内部に水分を供給する水供給手段と、前記空気流の下流側で前記水分と空気流とを排出する排出手段と、を備えている。

本大気汚染浄化装置は、筒状部材に入ってきた外部雰囲気に含まれる汚染原因の微粒子（以下、「汚染粒子」と称する）やガス状物質を水に凝集（吸着）させ、この水を廃棄するだけで容易に汚染粒子等を取り除くことができる。特に、本大気汚染浄化装置は筒状形状であり、汎用されている既存の設備、例えば、車道に沿って設置される安全ポールの代替として設置することが可能であり、また水道網や消防用水網が発達している地域では汚染物質を吸着させる水分を容易に準備することができる。

さらに、後述する回転羽根のような簡易の装置で筒状部材内部に一方向の空気流を発生させるだけでいわゆる負圧効果（ベルヌーイの定理より）により外部雰囲気を筒状部材内部に取り込んで前述の水に吸着させることができる。従って、本大気汚染浄化装置によれば簡易な構成で大気を浄化でき、コストも大幅に低減できる。とりわけその既存設備への投資に追加するだけで設置可能であるので汎用性が高い点も大きな利点である。

また、本大気汚染浄化装置の空気流発生手段は、前記筒状部材の略軸線周り回転する羽根を有する回転手段で構成され、前記水供給手段は前記回転手段に水分を供給し、前記回転手段は、前記水供給手段により水分を供給させると噴霧状の微小水滴を形成するものが好ましい。

空気流発生手段が回転する羽根を有する回転手段を用いた場合、例えばプロペラ形状等のファンである場合、これに水滴を落下させるとファンの下流では水滴が噴霧状になり落下していく。この噴霧状の微小水滴は近傍の汚染粒子やガス状物質を容易に吸着（凝集）させることができる。従って、空気流発生装置として比較的小さな動力で駆動可能な回転羽根を用いるだけで筒状部材の内部に微小水滴を充満させることができ、その結果、汚染粒子等を吸着させて外部に放出することが可能となる。

また、本大気汚染浄化装置は、前記流入口と前記水供給手段の先端とは、前記空気流発生手段よりも上流側に配設され、前記排出手段は、前記空気流発生手段よりも下流側に配設されるものでも良い。さらに、本大気汚染浄化装置の空気流発生手段から前記排出手段までの前記筒状部材の内部は前記微小水滴と前記空気流とが混合されて進行する助走距離を有することが好ましい。汚染粒子やガス状物質を水滴に吸着させるためには所定の距離が必要とされるからである。

本発明の大気汚染浄化装置は、水供給手段として噴霧状の微小水滴にして前記筒状部材の内部に水分を供給するものを採用すると共に、前記流入口を前記空気流発生手段よりも上流側に前記水供給手段の先端を配し、前記空気流発生手段よりも下流側に前記排出手段を配し、前記水供給手段よりも下流側に配したものであってもよい。このような構成とすると、水供給手段によって供給された水分の付着などに伴って空気流発生手段の送風能力が低下するのを抑制し、空気流発生手段の送風能力をより一層向上させることが可能となる。また、水分を微小水滴化して供給可能な水供給手段を空気流発生手段に対して下流側に配すると、乱流状態にある空気流と水分とが十分攪拌されることになり、汚染粒子やガス状物質などの大気汚染の原因となるものが水分に捕捉されやすくなる。そのため、前述した構成を採用することにより、汚染物質の除去能力をより一層向上させることができる。

また、本大気汚染浄化装置の水供給手段は、前記筒状部材の径方向に向けて水分を供給可能なものであることが好ましい。このような構成とした場合、空気流発生手段により前記筒状部材の内部を上流側から下流側に向けて流れる空気流が、水供給手段から供給された水分との混合をより一層促進することができ、空気中に含まれている汚染物質をより一層確実に水に凝集（吸着）させ、除去することができる。

本発明の大気汚染浄化装置は、前記筒状部材を流れる空気流の流れ方向下流端側の位置に、前記筒状部材の内外を連通し、前記筒状部材の側面に開口した連通孔が設けられた構成であることが好ましい。かかる構成とすることにより、筒状部材における通気抵抗を低減させ、流入口から取り込まれる空気吸引量を多くすることが可能となり、汚染物質の除去能力をより一層向上させることができる。

また、上記排出手段は、前記筒状部材の前記下流側の端部に開口を有し、前記筒状部材を地面上に起立させたときに前記開口を介して前記筒状部材の内部と地面とが流体的に接続可能に構成されることが好ましい。

本大気汚染浄化装置を地面に直接起立させて設置する場合には汚染粒子やガス状物質を含む水を地面に浸み込ませるだけで簡単に排水処理可能である。通常、大気中の汚染粒子等は降雨後には地面に吸収され、これと同じように地面に浸み込ませることは特に問題とはならない。また、本大気汚染浄化装置の周辺に樹木等の植物が植えられている場合には、これが汚染粒子等を含む水を浄化する作用を奏し、降雨後に汚染水が車道等を流れ、そのまま下水に放流される場合に比して格段に環境汚染を低減することができる。

また、排出手段が前記筒状部材の内部の前記下流側に水分と空気とを分離する濾過手段を備えても良い。

また、上記空気流発生手段の駆動源として、前記筒状部材の外表面に装着された太陽電池を有する動力供給装置を備えることが好ましい。本装置は浄化対象となる大気中に設置するものであり、日中は太陽光を受光可能な状態で使用される。また、本装置として動力を要する要素は概ね簡易な構成の空気流発生手段である。従って、太陽電池を動力源とすることで常時、本装置を稼働させて大気浄化を継続することができる。

また本大気汚染浄化装置の水供給手段は、予め設置された加圧水源に流体的に接続することができる。車道周辺等には概ね水道水路や消防用水路が配設されており、これらは加圧状態を維持している。従って、これを本装置の水供給手段の水源として使用すれば、既存の設備をそのまま使用して大気浄化を企図することができる。

上記動力供給装置は、前記太陽電池の出力を制御して前記空気流発生手段に電力供給する装置制御部を有しても良い。太陽電池は昼夜により出力が変化する。その一方、空気流発生手段に必要な電力量は日中の最大出力時に比して小さいのが通常である。従って、これを太陽電池からの電力を一定量までに限定して空気流発生手段に供給し、余剰を蓄電して夜間に供給することで定常的に本装置を稼働させることができる。

また、上記水供給手段は、前記筒状部材の内部に供給する水分量を調整可能な弁を設け、装置制御部が動力供給装置から供給される電力量に応じて前記弁を調整することができても良い。太陽電池の出力が変化したときに空気流発生手段の出力、例えば羽根の回転数も変化する。従って、羽根の回転数に応じて水の供給量も変化させると適正な筒状部材の内部を流れる汚染粒子やガス状物質を含む空気量と供給される微小水滴とを常に適正な量に保持することができ、効率の良い浄化作用を奏することができる。

本発明の大気汚染浄化装置によれば、既存の設備の使用可能で簡単かつ安価な構成により汚染粒子やガス状物質を含む大気を浄化することができる。
以下、本発明の大気汚染浄化装置について具体的な実施形態を挙げて説明する。

図１を参照すれば、本発明の大気汚染浄化装置の第一の実施形態の正断面図が示されている。大気汚染浄化装置１０は中空の筒状部材１２で構成されており、下端を地面側に固定した状態で鉛直上方に起立させて設置する。また、この大気汚染浄化装置１０は図１からも明らかなように概ね空気流発生手段１４と、流入口１６と、水供給手段１８と、排出手段２０と、動力供給源２２とで構成されている。以下、その構成要素の機能について説明する。

まず、第一の実施形態としての大気汚染浄化装置１０の筒状部材１２は、直径１１４ｍｍで高さ９００ｍｍの円筒形状で構成されている。この形状は、本発明が大気汚染装置１０を車道と側道との境界に沿って定期的に設置される棒状部材（図３参照）の代替装置として設置することで既存装置、スペースを有効利用しようとしているためである。その意味で、筒状部材１２の形状・大きさは、他に大規模車道の中央分離帯に設置するケース等もあり、その設置場所や代替対象となる既存設備の形状・大きさにより変化が生じる。

また、筒状部材１２の材質は、とりわけその外表面１０ａを構成する材質は雨や気温変化等の外部条件に耐えうる素材、例えばステンレスや樹脂材料等の等の腐食し難いものが好ましい。また、筒状部材１２の厚みもその材質と相まって代替対象となる既存装置の力学的耐久性と同程度の耐久性もので形成される。

次に、大気汚染浄化装置１０の内部では上下方向(紙面上下方向)の中間、好ましくは上方に空気流発生手段１２が配設されている。この空気流発生装置１２は、大気汚染浄化装置１０の中空内部の上から下に向かって空気流を発生させるものである。具体的に空気流発生装置１２としては、大気汚染浄化装置１０の略軸線Ｘ−Ｘ周りに羽根が回転するファンを有し、これにより空気流を発生させる。

この空気流発生装置としてのファン１４は、安価で軽量のものであることが好ましい。本大気汚染浄化装置１０は、それ単体の浄化機能を追求しつつも既存設備の代替装置として多数設置することで大気の浄化効果を奏することを第一義としているため安価であることが望ましく、又後述するように空気流発生装置１４の駆動源も低出力になる傾向にあるため軽量であることが望ましいからである。さらに、後述するようにファン１４の表面は汚染粒子やガス状物質を含む水分に曝されるため腐食に強い材質で形成されている。

具体的にこの第一の実施形態では、空気流発生装置１４に１２Ｖソーラーバッテリー駆動ファンを採用している。

また、空気流発生装置１０の駆動源としては、筒状部材１２の上端には動力供給源２２が配設される。動力供給源２２は、太陽単電池（太陽光セル）がパネル状に複数配列された太陽電池パネル２２ａ（以下、単に「太陽電池」とも称する）と、太陽電池からの電力を駆動源として空気供給手段１４の駆動制御を行う装置制御手段２２ｂとを備えている。

太陽電池パネル２２ａは上方から直接受光できるように筒状部材１２の上端外部に配設されており、装置制御手段２２ｂは太陽電池パネル２２ａの下方で筒状部材１２の上端外部または上端内部に配設される。

また、筒状部材１２は、上記空気流発生手段１４より上方に外部から中空内部に貫通する流入口１６が配設されている。大気汚染浄化装置１０の外観斜視図を示している図３を参照しても理解されるように流入口１６は複数設けられている。流入口１６は、その径を大きくするほど外部雰囲気を筒状部材１２内に流入させやすくなる一方、大気汚染の原因となっている微粒子（汚染粒子）やガス状物質（以下、「汚染物質２４」とも称す）を含む外部雰囲気以外の大きな物質まで筒状部材１２に侵入させ、空気流発生装置１４等を損傷させてしまう可能性がある。したがって、それぞれの流入口１６の径は、目詰まりしない程度に小さくするが、筒状部材１２に複数個配設することで流入口の総面積を大きくしている。

また、図１において流入口１６が紙面右側のみに記載されていることからも理解されるように、流入口１６は、外部雰囲気の風下側に配設されることが好ましい。後述するように流入口１６近傍では筒状部材１２の内部方向に負圧効果が作用し、これにより外部雰囲気が筒状部材１２の内部に流入するが、その効果をより高めるには流入口１６が風下に存在する方が良いからである。

次に、外部雰囲気に含まれる汚染物質２４の進路について説明する。まず、太陽光を太陽電池パネル２２ａが受光すると電力が発生し、この電力を駆動源としてファン１４を軸線（ラインＸ−Ｘ）回りに回転させる。

この太陽電池パネル２２ａは、ファン１４を回転させるに足りる出力があれば良いが、太陽光量は昼夜や天候により変動するものであり、動力供給源２２として定常的な出力を提供するために装置制御部２２ｂにおいて太陽電池パネル２２ａからの電力を蓄電しつつ所定の電力をファン１４に供給する制御構成を備えることもできる。

ファン１４が回転すると筒状部材１２の内部で軸線方向（ラインＸ−Ｘ方向）下向きに空気流が発生する。この空気流により筒状部材１２の内部と外部とに圧力差が生じ、流入口１６近傍で筒状部材１２の内部方向に汚染物質２４を含む外部雰囲気が吸い込まれる（負圧効果）。吸い込まれた汚染物質２４は、前述で発生した空気流に乗ってファン１４まで運ばれる。

なお、流入口１６から筒状部材１２の内部に吸い込まれるときに流入口１６で乱流が発生しやすい。したがって、流入口１６に図１のように斜め下向きに空気流を案内し、層流を生成するための整流板１６ａを配設しても良い。

次に、ファン１４の上方には水供給手段１８が配設されている。具体的に水供給手段１８の先端のノズル１８ａが筒状部材１２の内部で突出して固定され、ノズル１８ａから水滴がファン１４に滴下される。この水供給手段１８の水分は、図示しないが通常、消防用または上水道用の水が供給されている配管と接続することで供給される。

このような水源は、常時水が提供されている既存設備であり別途の水源を設ける必要性もなく、さらに加圧された状態の水流であるためポンプ等で上方にある水供給手段１８まで汲み上げる別途の設備を必要としないからである。

水供給手段１８のノズル１８ａから滴下された水は、ファン１４まで落下する。このとき回転するファン１４の羽根に衝突し、分散して噴霧化された水滴２６となる。噴霧化された水滴２６は、筒状部材１２内をゆっくりと落下する。なお、図１では噴霧化された水滴２６の一部を模式的に示しているが実際には筒状部材１２の内部全体に亘って微小の水滴が充満している（以下、噴霧化された水滴を「微小水滴」とも称する）。

再び汚染物質２４の進路について説明すれば、ファン１４に到達した汚染物質２４は、ファン１４を通過する。このとき汚染物質２４は、上述した微小水滴２６に順次吸着（凝集）されながら落下していく。例えば、図１では参照番号２４と２６とで示されている汚染粒子と微小水滴とがこれに該当する。なお、図１では汚染物質２４と微小水滴２６とが隣接して吸着しているように示しているがこれは理解容易にするために模式化したものであり、実際は汚染物質２４を微小水滴が包囲した形で吸着するケースが多い。

微小水滴２６とこれに吸着した汚染物質２４とは、筒状部材１２の内部を落下した後、排出手段２０まで到達する。図１の実施形態では、筒状部材１２の下端（「空気流の下流側の端部」とも称する）は開口されており、この開口がそのまま排出手段２０となる（以下、この実施形態では「開口２０」と称する）。

ここでファン１４から開口２０までの距離Ｌ１について言及する。なお、本明細書ではこの距離Ｌ１を助走距離とも称する。

上述するようにファン１４から開口２０までの筒状部材１２の内部は、微小水滴２６に汚染物質２４が順次吸着されていく、すなわち微小水滴２６と汚染物質２４と空気とが混合された状態で筒状部材１２内を下方に進行する。このとき汚染物質２４の微小水滴２６への吸着は開口２０に到達するまでに多いほど本大気汚染浄化装置１０の浄化作用が向上する。したがって、汚染粒子２６をできる限り多く微小水滴２６に吸着させるための距離を筒状部材１２内に確保することが望ましい。

その一方、本大気汚染浄化装置は車道脇の安全ポールのごとき既存の設備の代替を可能とすることでコスト等を低減できる点も特徴の１つであるため、既存の設備の大きさに近似せざるを得ない。このため筒状部材全体１２の長さＬ１＋Ｌ２は予め決定される。

したがって、本実施形態では全体の長さＬ１＋Ｌ２のうちＬ１の割合を定めることで距離Ｌ１を確保することにしている。具体的には、Ｌ１＞Ｌ２であるとして設計される。但し、この比率で設計配列するとファンの大きさや流入口１６の位置によっては流入口１６からファン１４までの距離が短くなり、流入口１６に前述の負圧効果が作用し難い場合も考えられる。

このような場合には、図１に示すように流入口１６から筒状部材１２の内部に突出する整流板１６ａを配設する。図４を参照すれば流入口１６と整流板１６ａとの配設状態を筒状部材１２の内部から見た斜視図を示している。この図からも明らかなように整流板１６ａは、流入口１６の上縁１６ｂに沿って延びる板状部材であり下縁１６ｂに接合されている。また、図４の角度αが９０°未満として示されているように整流板１６ａは下方に傾斜した状態で上縁１６ｂに接合させている。

従って、矢印に示すように流入口１６から吸い込まれる外部雰囲気（汚染物質２４を含む大気）は層流近似を形成しつつ斜め下方、すなわちファン１４の方向に運ばれることとなる。これにより流入口１６からファン１４までの距離が短い場合でも流入口１６の吸い込みを強化することができる。

なお、ここで整流板１６ａについて図１の距離Ｌ２が短い場合に関して必要性を説明したが、整流板１６ａは距離Ｌ２のいかんにかかわらず配設されることが好ましい。ファン１４までの空気流は層流に近づくほど負圧効果（本装置における大気の吸引力）も増大し、汚染物質２４を含む大気を良好に運んで行くからである。

再び図１に戻って説明すれば、前述するように本大気汚染浄化装置１０は筒状部材１２の下端が土壌で形成された地面２８に差し込まれた状態で起立する。従って、開口２０は地面２８に流体的に接続され、結果、開口２０まで到達した汚染物質２４と微小水滴２６とが地面２８内に放出される。地面に吸収された汚染物質２４と微小水滴２６と空気とは、図１の矢印のように汚染物質２４と微小水滴２６と土壌内に残留し、空気は分離されて外部雰囲気に放出される。土壌の濾過作用が働くからである。

これにより簡単な構成で大気中の汚染物質２４を浄化することができる。さらに、本大気汚染浄化装置１０を起立させる地面は水分が常時確保されるため緑化対策にも繋がり、さらには地面の冷却効果も奏する。なお、図８を参照すれば本実施形態の大気汚染浄化装置を実際に車道脇の歩道に起立させた場合のイメージを示している。

次に、本発明の大気汚染浄化装置の第二の実施形態について説明する。
図２を参照すれば図１の実施形態と類似の大気汚染浄化装置が示されているが、図１と図２とで同じ参照番号を付されている構成は同じ構成を示している。したがって、両者の相違点は排出手段２０の構成が異なる点と、図２の実施形態では地面２８がない点である。これらの２つの点について説明する。

まず、図１の実施形態の排出手段２０の場合、筒状部材１２の下端を開口させてそのまま土壌２８に接続させていたが、図２の第二の実施形態の場合、土壌（地面）２８に排出手段を接続するのではなく濾過手段を介して下水道に接続する（ここでは排出手段として濾過手段２０が示されており、これを用いて説明する）

この濾過手段２０は、概ね目の粗い樹脂膜で形成されており、この樹脂膜を通して汚染物質２４を捕集し、浄化された空気は大気中に戻し、浄化された水分は下水道に放出する。これにより本大気汚染浄化装置１０を土壌に起立させることができない場所であっても高効率に汚染物質２４を捕集することができる。

また、上記第二の実施形態には図示しないが排出手段２０に濾過手段２０を用いず、直接汚染粒子を含む水分を下水道等に放出する第三の実施形態も考えられる。土壌２８に接続できない場合や、目詰まりやカビ発生等の理由により濾過手段２０を取り付けることが困難な場合に利用される。この場合、汚染粒子がそのまま下水道に放出される点では環境的に問題が生じる可能性が検討されるが、通常、車道周辺では降雨時に同様の現象が生じており、水分量を多くし、排出手段からの水分の汚染濃度を低減すれば問題は生じない場合が大半である（いわゆる下水道の排水基準を満足していれば良い）。

次に、本発明の大気汚染浄化装置の第四の実施形態について、図５を参照しつつ説明する。
図５に示すように、第四の実施形態の大気汚染浄化装置１０は、図５において図１や図２と同一の参照番号を付した構成について同一の構成とされているが、水供給手段１８や排出手段２０の構成や位置関係などが上述した第一〜第三の実施形態で説明したものと相違している。以下、これらの相違点を中心に説明する。

図５に示す大気汚染浄化装置１０では、水供給手段１８が車道周辺に設置された水道水路や消防用水路などの加圧水源に対して流体的に接続されている。そのため、水供給手段１８には、給水源から水が加圧状態で供給される。また、図に示す例では、水供給手段１８として、外部の給水源から加圧状態で供給された水を微小水滴にして噴霧できるものが採用されている。そのため、本実施形態においては、水供給手段１８のノズル１８ａが、空気流発生手段１４をなすファンよりもわずかに空気の流れ方向下流側（図５において下方側）に配されている。具体的には、水供給手段１８は、空気流発生手段１４よりも１００ｍｍ程度下方側に外れた位置に水を噴霧可能なようにノズル１８ａの取り付け位置が調整されている。

また、水供給手段１８は、ノズル１８ａが筒状部材１２の内周面近傍に位置し、その噴霧開口（図示せず）が筒状部材１２の径方向に伸びるように取り付けられている。そのため、水供給手段１８は、外部の給水源から供給された水を筒状部材１２の径方向外側から中心側に向けて噴霧することができる。すなわち、水供給手段１８は、空気流発生手段１４の作動に伴って筒状部材１２内を流れる空気流の流れ方向に対して交差する方向に水を噴霧することができる。

図５に示す大気汚染浄化装置１０は、排出手段２０がフィルタ２０ａと連通孔２０ｂとによって構成されている点にも特徴を有する。具体的には、フィルタ２０ａは、筒状部材１２の底部、すなわち筒状部材１２内を流れる空気流の下流端あるいはこの近傍に設けられている。フィルタ２０ａは、上述した第二の実施形態で示した排出手段２０のように目の粗い樹脂膜などで形成されている。フィルタ２０ａは、汚染物質２４を捕集でき、浄化された空気や水分を通過させることが可能である。

また、連通孔２０ｂは、筒状部材１２の内外を連通する孔である。連通孔２０ｂは、フィルタ２０ａが設けられた位置よりもやや上方、すなわち筒状部材１２内を流れる気流の流れ方向上流側に外れた位置に設けられている。具体的には、連通孔２０ｂは、フィルタ２０ａが設けられた位置よりも、空気の流れ方向上流側に２０ｍｍ〜１００ｍｍ程度上流側（上方）に外れた位置において、筒状部材１２の側面（周面）に開口するように設けられている。そのため、汚染物質２４を捕捉した水分やこれを含む空気は、フィルタ２０ａだけでなく、連通孔２０ｂを介して筒状部材１２の外部に排出される。

本実施形態の大気汚染浄化装置１０では、水供給手段１８として噴霧状の微小水滴にして前記筒状部材１２の内部に水分を供給するものが採用され、この水供給手段１８のノズル１８ａが空気流発生手段１４をなすファンの下方に臨む位置に配されている。そのため、本大気汚染浄化装置１０では、ノズル１８ａから噴霧された水の付着を原因とする空気流発生手段１４の送風能力の低下が起こりにくい。また、空気流発生手段１４の下流側では、空気流が乱流状態にあると想定されるため、上記したように空気流発生手段１４の下流側に隣接する位置に水分を噴霧すると、空気流と水分とが十分攪拌された状態になる。そのため、空気中に含まれている汚染物質２４が微小水分にスムーズに捕捉されることになる。よって、本実施形態の大気汚染浄化装置１０は、汚染物質２４の除去能力が高い。

また、上記したように、水供給手段１８を前記筒状部材１２の径方向に向けて水分を供給可能な構成とすると、水分の噴霧方向と、空気流発生手段１４の作動に伴って発生する空気の流れ方向とが交差することになる。そのため、本実施形態の大気汚染浄化装置１０では、空気中に含まれている汚染物質２４と、微小水分との衝突頻度が高く、その分だけ汚染物質の除去能力が高い。

なお、上記実施形態では、空気流発生手段１４において発生する空気の流れ方向に対して交差する方向に水分を噴霧可能なようにノズル１８ａの向きを調整して水供給手段１８を取り付けた構成を例示したが、本発明はこれに限定されず、空気流の流れ方向に沿う方向に水分を噴霧する構成としてもよい。また、筒状部材１２内における空気の流れ方向と水分の噴霧方向とがなす角は、空気流発生手段１４の送風能力や、筒状部材１２の内径、ノズル１８ａの位置等を加味して適宜設定することが可能である。

上記実施形態で示した排出手段２０は、フィルタ２０ａだけでなく、連通孔２０ｂを備えた構成とされている。そのため、本実施形態の大気汚染浄化装置１０は、上記第一〜第三実施形態で示したものに比べて筒状部材１２内の通気抵抗（圧力損失）が小さく、空気流発生手段１４の作動により筒状部材１２内に多くの空気を取り込み、浄化することができる。また、このような構成とすることにより、送風のために空気流発生手段１４に過剰な負荷が作用するのを防止することができ、空気流発生手段１４を長寿命化したり、空気流発生手段１４を作動させるのに要する電気エネルギーを最小限に抑制することも可能である。なお、連通孔２０ｂを設けた場合は、筒状部材１２内において噴霧された水分に捕捉された汚染物質２４が空気と共に連通孔２０ｂから排出され、筒状部材１２が設置されている地面２８などに吸収されることになるが、これは大気中に存在する汚染物質２４が降雨後に地面２８に吸収されるのと同様であるため特に問題とならない。

上記実施形態では、排出手段２０を、筒状部材１２の下流端あるいはこの近傍に設けられたフィルタ２０ａと連通孔２０ｂとで構成した例を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、排出手段２０を上記実施形態に示したものと同様に筒状部材１２の下端に設けられた開口によって形成したり、筒状部材１２の下端開口にフィルタ２０ａなどを装着した構成としてもよい。また、フィルタ２０ａなどを設ける代わりに、筒状部材１２の下端部を地面（土壌）２８に埋設した構成としてもよい。また、図６に示すように、フィルタ２０ａに相当するものを設けず、筒状部材１２の側面に連通孔２０ｂを開口させた構成としてもよい。

また、上記第一〜第三の実施形態で示した大気汚染浄化装置１０についても、第四の実施形態で示したのと同様に、筒状部材１２に連通孔２０ｂを設けた構成としてもよい。かかる構成とすれば、筒状部材１２における通気抵抗を小さくし、大気汚染の浄化能力をより一層向上させることが可能となる。

上記第四の実施形態では、連通孔２０ｂをフィルタ２０ａとは別の位置に設ける構成を例示したが本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図７に示すようにフィルタ２０ａを多層構造とし、この中間部分に連通孔２０ｂを設けた構成としてもよい。かかる構成によれば、連通孔２０ｂよりも上流側に配されたフィルタ２０ａを通過した後、一部の空気や水分が連通孔２０ｂから排出されることになり、より一層大気汚染の浄化能力を高めることができる。

上記第一〜第四実施形態において動力供給源２２に採用される太陽電池パネル２２ａは、平板型のものであってもよいが、半球状に湾曲したものであってもよい。半球状に湾曲したものを採用すれば、太陽光エネルギーをより一層効率よく活用することができ、空気流発生手段１４の空気吸引量を十分確保することができる。

以下、第二の実施形態と第三の実施形態の大気汚染浄化装置の模型の実験結果について表１に示す。

上記表１の実験結果は、大気汚染浄化装置１０として図９に示すような模型を使用した。具体的には、装置の仕様に示すように直径１１４ｍｍ、高さ９０ｃｍの筒状部材１２を使用し、その上端に図１０のような太陽電池（太陽光セル）２２ａを使用した。この太陽電池２２ａの供給電力は、最大出力が１２Ｖ,０．５Ａであり、ファン１４の駆動時にＤＣ８．７Ｖ,０．１５Ａ以下であった。また、ファン１４の空気吸引量および水供給量を測定すると、１０Ｌ／hourであった。

このような条件で汚染空気がどの程度浄化されるかについて実験した結果が表１の下段に示されている。このうち左側のデータは濾過手段を用いない上記第三の実施形態、右側のデータは濾過手段を用いた上記第二の実施形態のものである。ここでは汚染物質２４の残存を濃度の測定機器として汎用のデジタル粉じん計３０を使用した。

まず、左側データの上記第三の実施形態から説明すれば、大気中の汚染濃度（入口濃度（μｇ／ｍ^３））が３２００〜３３００であったのに対して排出手段から放出される水分の汚染濃度（出口濃度（μｇ／ｍ^３））は４６０〜８２０であり、汚染粒子の除去効率が７５〜８５％程度であった。

また、右側データの上記第二の実施形態について説明すれば、大気中の汚染濃度（入口濃度（μｇ／ｍ^３））が３０００であったのに対して排出手段から放出される水分の汚染濃度（出口濃度（μｇ／ｍ^３））は検出されず、汚染粒子の除去効率が９９％以上であった。

この結果からも理解されるように少なくとも上記第二の実施形態および第三の実施形態ともに本大気汚染浄化装置が高効率な大気浄化機能を有していることが理解される。また、第三の実施形態の実験結果を参照すれば、同様に濾過手段を有さない上記第一の実施形態も同様の結果を奏することが推察される。

以上、本発明の大気汚染浄化装置の３つの実施形態について説明してきたが、上記実施形態は本発明の一例を示したものに過ぎず、本発明は特許請求の範囲および明細書の精神と教示とを逸脱しない範囲で他の変形例および改良例が存在することは当業者に容易に理解できよう。例えば、上記説明では汚染粒子として浮遊している粒子を前提としているが、本大気汚染浄化装置は、この他にも水に溶けやすいガス状物質として、アンモニア、塩化水素、二酸化窒素、二酸化炭素の捕集も可能である。

また、第二の実施形態では濾過手段として目の粗い樹脂膜を用いているが、これに加え悪臭吸着剤などを挿入することも可能である。

さらに、本明細書では本大気汚染浄化装置の設置場所として車道周辺、とりわけ車道脇の支柱（安全ポール）を例示して説明してきたが、地下街や地下鉄の空気取り入れ口、バスターミナルなどでの設置、沿道の遮へい板や縁石への組み込み、飲食店舗から排出される煙の浄化なども設置場所として対象とされることは明白であろう。

本発明の大気汚染浄化装置の第一の実施形態の正断面図である。 本発明の大気汚染浄化装置の第二の実施形態の正断面図である。 図１または図２の大気汚染浄化装置を外部から見た斜視図である。 図１または図２の大気汚染浄化装置の内部から流入口を見た場合の流入口と整流板とを示した斜視図である。 本発明の大気汚染浄化装置の第四の実施形態の正断面図である。 本発明の大気汚染浄化装置に採用される排出手段の変形例を示す正断面図である。 本発明の大気汚染浄化装置に採用される排出手段の別の変形例を示す正断面図である。 図１の大気汚染浄化装置を路上に設置したイメージを示した斜視図である。 図２の大気汚染浄化装置の模型例を示した斜視図である。 図１または図２の太陽電池（太陽電池セル）の一例を示した斜視図である。

符号の説明

１０…大気汚染浄化装置
１２…筒状部材
１４…空気流発生手段（ファン）
１６…流入口
１８…水供給手段
２０…排出手段（開口）
２０ａ…フィルタ
２０ｂ…連通孔
２２…動力供給源
２２ａ…太陽電池
２２ｂ…装置制御部
２４…汚染物質
２６…微小水滴
２８…地面（土壌）
３０…デジタル粉じん計

Claims (11)

1. 中空の筒状部材内に外部雰囲気を通過させることで該外部雰囲気内の微粒子又はガス状物質を除去する大気汚染浄化装置であって、
   中空の筒状部材と、
   前記筒状部材の内部で長手方向に進行する空気流を発生させる空気流発生手段と、
   前記空気流の上流側で該空気流の負圧効果により外部雰囲気を流入させる流入口と、
   前記筒状部材の内部に水分を供給する水供給手段と、
   前記空気流の下流側で前記水分と空気流とを排出する排出手段と、
   を備える大気汚染浄化装置。
2. 前記空気流発生手段は、前記筒状部材の略軸線周り回転する羽根を有する回転手段で構成され、
   前記水供給手段は前記回転手段に水分を供給し、前記回転手段は、前記水供給手段により水分を供給させると噴霧状の微小水滴を形成する、
   請求項１に記載の大気汚染浄化装置。
3. 前記流入口と前記水供給手段の先端とは、前記空気流発生手段よりも上流側に配設され、前記排出手段は、前記空気流発生手段よりも下流側に配設されるものであり、
   前記空気流発生手段から前記排出手段までの前記筒状部材の内部は前記微小水滴と前記空気流とが混合されて進行する助走距離を有する、
   請求項２に記載の大気汚染浄化装置。
4. 中空の筒状部材内に外部雰囲気を通過させることで該外部雰囲気内の微粒子又はガス状物質を除去する大気汚染浄化装置であって、
   中空の筒状部材と、
   前記筒状部材の内部で長手方向に進行する空気流を発生させる空気流発生手段と、
   前記空気流の上流側で該空気流の負圧効果により外部雰囲気を流入させる流入口と、
   前記筒状部材の内部に水分を噴霧状の微小水滴にして供給する水供給手段と、
   前記空気流の下流側で前記水分と空気流とを排出する排出手段と、
   を備え、
   前記流入口が、前記空気流発生手段よりも上流側に配設され、
   前記水供給手段の先端が、前記空気流発生手段よりも下流側に配設され、
   前記排出手段は、前記水供給手段よりも下流側に配設されている、
   大気汚染浄化装置。
5. 前記筒状部材を流れる空気流の流れ方向下流端側の位置に、前記筒状部材の内外を連通し、前記筒状部材の側面に開口した連通孔が設けられている、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の大気汚染浄化装置。
6. 前記排出手段は、前記筒状部材の前記下流側の端部に開口を有し、
   前記筒状部材を地面上に起立させたときに前記開口を介して前記筒状部材の内部と地面とが流体的に接続可能に構成される、
   請求項２〜５のいずれか１項に記載の大気汚染浄化装置。
7. 前記排出手段は、前記筒状部材の内部の前記下流側に水分と空気とを分離する濾過手段を備えている、
   請求項２〜５のいずれか１項に記載の大気汚染浄化装置。
8. 前記空気流発生手段の駆動源として、前記筒状部材の外表面に装着された太陽電池を有する動力供給装置を備える、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の大気汚染浄化装置。
9. 前記水供給手段は、予め設置された加圧水源に流体的に接続する、
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の大気汚染浄化装置。
10. 前記動力供給装置は、前記太陽電池の出力を制御して前記空気流発生手段に電力供給する装置制御部を有する、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の大気汚染浄化装置。
11. 前記水供給手段は、前記筒状部材の内部に供給する水分量を調整可能な弁を設け、
    前記動力供給装置は、前記動力供給装置から供給される電力量に応じて前記弁を調整可能な装置制御部を有する、
    請求項１〜１０のいずれか１項に記載の大気汚染浄化装置。