JP3733414B2 - 汚染空気浄化方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や工場などから排出される排気ガスで汚染された空気を浄化する方法に関し、特に、微生物が繁殖可能な土壌層中を通過させることで汚染空気を浄化する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車や工場等から排出される排気ガスで汚染された空気を浄化する装置として、本出願人は地球環境保護の観点から土壌を用いた種々の形式のものを提案している。
このような土壌を用いた空気浄化装置では、微生物が繁殖可能で空気の流通を可能とした土壌層と、前記土壌層に汚染空気を通過させる空気流動手段とを備える。
そして、空気流動手段により汚染空気を土壌層中に通過させて、有害物質を土壌粒子に付着させ、微生物により有害物質を吸収させること等で汚染空気を浄化するようにしている。
【０００３】
一方、土壌粒子が有害物質を付着する機能や、微生物が有害物質を吸収する機能を活発化させるためには、すなわち、土壌層の空気浄化作用を活発化させるには、土壌層を構成する土壌の含水率を所定値以上に維持することが望ましい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、土壌層の乾燥度を監視し、必要に応じて水分を補給することが必要となり、特に自動的にこのような水分補給を行うことが、省力化の点で望ましい。土壌層の乾燥度の監視は、土壌層に含まれる水分の量を測定することにより行え、具体的にはｐＦ計を用いればよい。
【０００５】
しかし、土壌層に含まれる水分の量は、土壌層の全体で調べる必要があるので、ｐＦ計を用いる場合には土壌層の各所にｐＦ計を配置することになり、多数のｐＦ計が必要となる。その結果、装置は大掛りとなり、コストも増大する。さらに、ｐＦ計には壊れ易いという欠点があり、また、測定のためには原理的にｐＦ計内に水を保持している必要があり、従って蒸発により失われる水を定期的に補給するというメンテナンスが必要である。
【０００６】
そこで本発明の目的は、微生物を繁殖させた土壌を用いて汚染空気浄化するに当たり、ｐＦ計を用いることなく土壌層の乾燥度を監視し、土壌層が常に適量の水分を含むように自動的に調整して、微生物および土壌が有する空気浄化作用を効率良く発揮させることができる汚染空気浄化方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、微生物が繁殖可能で空気の流通を可能とした土壌層に汚染空気を通過させることで前記汚染空気を浄化する汚染空気浄化方法において、インバータによりブロアをインバータ制御して前記土壌層に前記汚染空気を圧送し、前記インバータが前記ブロアに供給する電流の周波数を測定し、測定した前記周波数にもとづいて前記土壌層に水分を補給することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、微生物が繁殖可能で空気の流通を可能とした土壌層に汚染空気を通過させることで前記汚染空気を浄化する汚染空気浄化方法において、インバータによりブロアをインバータ制御して前記土壌層を通じて前記汚染空気を吸引し、前記インバータが前記ブロアに供給する電流の周波数を測定し、測定した前記周波数にもとづいて前記土壌層に水分を補給することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、前記土壌層の表面に散水して前記土壌層に水分を補給することを特徴とする。
また、本発明は、前記土壌層内に埋設した管を通じて水を前記土壌層に供給し、前記土壌層に水分を補給することを特徴とする。
また、本発明は、前記土壌層に圧送する前記汚染空気に水を霧状にして混合し、前記土壌層に水分を補給することを特徴とする。
【００１４】
土壌層に汚染空気を圧送するか、または土壌層を通じて圧力を吸引する場合、そのためのブロアにインバータより供給する電流の周波数は土壌層の乾燥度の指標となる。
すなわち、いずれの場合にも土壌層に含まれる水分の量が少ないほど、ブロアに対する負荷が軽くなり、上記周波数は低くなる。
従って、インバータ出力電流の周波数にもとづいて土壌層に水分を補給することにより、土壌層に含まれる水分の量を常に適切な値に保つことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。
図１は本発明の汚染空気浄化方法を実施するための空気浄化装置を示す概略説明図である。
この空気浄化装置２は、容器４、土壌層６、ブロア８、圧力計１０、給水装置１２、制御装置１４などにより構成され、例えば交通量の多い道路に近接した箇所に設置されている。
容器４の形状はほぼ直方体である。容器４内の下部寄りの箇所には金網等のようなメッシュ状の部材により形成された土壌層の床１６が配設され、その上に土壌層６が設けられている。
土壌層６は微生物が繁殖できるような土であり、実施例では、黒ボク、腐葉土、パーライトを３：１：１の容積比で混合し、空気が流動できるように空隙率を高めて構成され、土壌層６の厚さは本実施例では４０ｃｍとなっている。土壌層６の上部には植栽１８が植えられており、一方、容器４の底と床１６との間は下部空間部２０が形成されている。
【００１６】
ブロア８は容器４に近接して配置され、その吐出口２２は、容器側面の下部空間部２０の箇所に形成された開口２４に管体２６を通じて連結されている。ブロア８の吸込口２８には管体３０の端部が連結され、管体３０の他端より汚染空気が吸い込まれる。
【００１７】
容器４の底部には、下部空間部２０に連通する管体３２がその端部において取着され、管体３２の他端には圧力計１０が連結されている。
【００１８】
容器４の上方には給水装置１２を構成する複数のシャワーノズル３４が噴出口を下に向けて配設され、これらのシャワーノズル３４は、途中に電磁弁３６が取り付けられた給水管３８を通じて不図示の給水設備に連結されている。
一方、土壌層６中には給水装置１２を構成する、多数の孔が形成された給水管４０が容器４の全長に亘って延設されており、その端部は、途中に電磁弁４２が取り付けられ、容器４の側壁を貫通する管体５０を介して上記給水管３８の上記不図示の給水設備側に連結されている。
【００１９】
制御装置１４は、所定のプログラムによって動作するパーソナルコンピュータによって構成され、圧力計１０の出力信号にもとづいて電磁弁３６、４２を制御し、またブロア８を制御する。
【００２０】
次に、このように構成された空気浄化装置２の動作について説明する。
操作者が制御装置１４を操作してブロア８の起動を指示すると、制御装置１４はブロア８に所定の信号を送出し、ブロア８の電源をオンさせる。これによりブロア８は送風を開始し、汚染空気を管体３０より吸込み、管体２６を通じて容器４の下部空間部２０内に送り込む。下部空間部２０内に送り込まれた汚染空気は、空隙率の高い土壌層６内を通過して、土壌層６上面より容器外に出る。
【００２１】
そして、汚染空気が土壌層６を通過する際、土壌のフィルタとしての物理的な作用により粉塵の捕捉や、メタンなどの炭化水素ガスなどの不純成分の吸着が行われる。また、土壌層６中の微生物により不純成分など、汚染物質の分解が行われる。
土壌層６の表面や、あるいは土壌層６の内部で空気が流動する部分には、好気性微生物が繁殖し、土壌層内部で空気が流動しない部分には、嫌気性微生物が繁殖する。従って、これらの微生物の菌体内で消費されたり、呼吸で使われるなどすることで、例えば、一酸化炭素は主に二酸化炭素に変化し、メタンガスは主に二酸化炭素と水に分解される。その結果、汚染物質が除去された清浄な空気が、土壌層６の表面より大気に戻される。
【００２２】
このような空気浄化作用が効果的に発揮されるためには、土壌層６に含まれる水分の量が適切でなければならないが、本実施例では、土壌層６の水分量は次のようにして制御される。
すなわち、管体３２を通じて容器４の下部空間部２０に連結された圧力計１０は、常時、下部空間部２０内の静圧を測定し、測定結果を表す電気信号を制御装置１４に出力している。
この下部空間部２０内の静圧は、土壌層６に含まれる水分の量によって変化する。
例えば、土壌層６に含まれる水分量が少ない場合には空気は土壌層６を通過し易く、従って下部空間部２０内の圧力は低い値となる。逆に、土壌層６に含まれる水分量が多い場合には空気は土壌層６を通過し難く、従って下部空間部２０内の圧力は高い値となる。
【００２３】
制御装置１４は圧力計１０からの上記電気信号により下部空間部２０の静圧を取得し、本実施例では一例として、静圧が３５ｍｍＡｑ以下となった場合に、電磁弁３６、４２に電気信号を送り、各弁を開放させる。その結果、シャワーノズル３４および給水管４０より水が噴出し、土壌層６にはその表面および層内の両方から水が供給され、水分が補給される。
【００２４】
土壌層６により窒素酸化物を除去する場合、土壌層６の水分量はｐＦが約１．５のとき最適となることが知られている。また、上述したように、本実施例の土壌層６は、黒ボク、腐葉土、パーライトを３：１：１の比率で混合したものであり、土壌層６の厚さは４０ｃｍとなっている。このような土壌層６の場合、ｐＦが１．５となるのは、下部空間部２０の静圧が３５ｍｍＡｑのときであることが、実験的に確かめることができた。そこで、この実施例では、上述のように静圧が３５ｍｍＡｑ以下となった場合に、電磁弁３６、４２を開放し水を供給する構成とした。
【００２５】
このように水を土壌層６に供給する結果、土壌層６に含まれる水分量が増加し、下部空間部２０の静圧も上昇するが、この静圧の変化は図２のグラフに示すようなものとなる。図中、横軸は時間（分）を表し、縦軸は静圧（ｍｍＡｑ）を表している。折れ線Ａが静圧の変化を表し、実際の測定結果をプロットしたものである。横軸の０分において電磁弁３６、４２を開放して水を供給すると、静圧は直ちに上昇し、その後、６０ｍｍＡｑ程度の一定値となる。そして、１５分を越えたあたりから除々に下降し、３０分以降は変化が緩やかとなる。
【００２６】
本実施例では、制御装置１４は、電磁弁３６、４２を開放して給水を開始し、３０分が経過したとき、再度、圧力計１０からの電気信号より下部空間部２０の静圧を取得し、その値が３５ｍｍＡｑを越えていれば、土壌層６に含まれる水分量は十分であるとして、電磁弁３６、４２を制御して各弁を閉塞させ、シャワーノズル３４および給水管４０からの給水を停止させる。
【００２７】
以降、制御装置１４は圧力計１０からの電気信号をモニタし、静圧が３５ｍｍＡｑ以下となった場合に、上述の場合と同様にして、電磁弁３６、４２を開放させ、土壌層６に対する水分の補給を行う。これにより、土壌層６の水分量は、空気浄化作用が効果的に発揮される値に自動的に維持される。
【００２８】
そして、この実施例では土壌層の乾燥度、従って土壌層に含まれる水分の量を空気室の圧力により監視し、ｐＦ計は使用していないので、土壌層６の各所にｐＦ計を配置することなく土壌層６全体の水分量をモニタすることが可能となっている。
そのため、装置が必要以上に大型化することもなく、また低コスト化にも有利である。そして、ｐＦ計が壊れ易く、さらにメンテナンスが必要であるという問題も回避できる。
【００２９】
なお、この実施例では、ブロア８により汚染空気を下部空間部２０内に圧送するとしたが、ブロア８を逆向きに取り付けて、下部空間部２０より空気を吸引し、土壌層６の表面より汚染空気を吸込む構成とすることも可能である。ただし、この場合には、土壌層が多くの水分を含んでいるほど空気は通過し難くなり下部空間部２０の圧力は低下し、逆に乾燥しているほど下部空間部２０の圧力は高くなる。従って、この構成では下部空間部２０の圧力が一定値を越えたとき電磁弁３６、４２を制御して土壌層に水を供給することになる。
【００３０】
次に第２の実施例について説明する。
図３は本発明の空気浄化方法を実施するための第２の空気浄化装置４４を示す概略説明図である。
この空気浄化装置４４の構成は図１に示した空気浄化装置２と似通っているが、圧力計１０は無く、インバータ４６によりブロア８をインバータ制御し、ブロア８にはインバータ４６を通じて電流が供給され、制御装置１４はその電流の周波数にもとづいて電磁弁３６、４２を制御する構成となっている。
【００３１】
上述のように、土壌層６に含まれる水分量によって空気の通過し易さが変化するが、このことはブロア８に対する負荷の重さが土壌層６に含まれる水分量により変化することを意味している。
従って、土壌層６の水分量に応じてインバータ４６よりブロア８に供給される電流の周波数が変化することになり、実際に、土壌層６の水分量とインバータ４６の出力電流の周波数とは、図４に示すように、ほぼ比例関係となることが確かめられた。図中、横軸はインバータ４６の出力電流の周波数を表し、縦軸が土壌層６の水分量、すなわちｐＦを表している。
【００３２】
また、土壌層６は、黒ボク、腐葉土、パーライトを３：１：１の比率で混合したものであり、土壌層６の厚さは４０ｃｍの場合、ｐＦが１．５となるのは、インバータ４６の出力電流の周波数が５５Ｈｚのときであることも実験的に確かめることができた。
【００３３】
第２の実施例の空気浄化装置４４ではこのような事実を利用しており、制御装置１４は、インバータ４６の出力電流の周波数をモニタし、周波数が５５Ｈｚ以下のとき、電磁弁３６、４２を開放し土壌層６に水を供給する。
このように土壌層６に水を供給する結果、土壌層６に含まれる水分量が増加し、インバータ４６の出力電流の周波数も上昇するが、この周波数の変化は図５のグラフに示すようなものとなる。図中、横軸は時間（分）を表し、縦軸は周波数（Ｈｚ）を表している。折れ線Ｂが周波数の変化を表し、実際の測定結果をプロットしたものである。横軸の０分において電磁弁３６、４２を開放して水を供給すると、周波数は直ちに上昇し、その後、１００Ｈｚ程度の一定値となる。そして、１５分を越えたあたりから除々に下降し、３０分以降は変化が緩やかとなる。
【００３４】
本実施例では、制御装置１４は、電磁弁３６、４２を開放して給水を開始し、３０分が経過したとき、上記周波数が５５Ｈｚを越えていれば、土壌層６に含まれる水分量は十分であるとして、電磁弁３６、４２を制御して各弁を閉塞させ、シャワーノズル３４および給水管３８からの給水を停止させる。
【００３５】
以降、制御装置１４はインバータ４６の出力電流をモニタし、その周波数が５５Ｈｚ以下となった場合に、上述の場合と同様にして、電磁弁３６、４２を開放させ、土壌層６に対する水分の補給を行う。これにより、土壌層６の水分量は、空気浄化作用が効果的に発揮される値に自動的に維持される。
【００３６】
そして、この実施例では土壌層の乾燥度、従って土壌層に含まれる水分の量をインバータ４６の出力電流の周波数により監視し、ｐＦ計は使用していないので、土壌層６の各所にｐＦ計を配置することなく土壌層６全体の水分量をモニタすることが可能となっている。
そのため、装置が必要以上に大型化することもなく、また低コスト化にも有利である。そして、ｐＦ計が壊れ易く、さらにメンテナンスが必要であるという問題も回避できる。
【００３７】
なお、この第２の実施例の場合にも、上記第１の実施例の場合と同様、ブロア８を逆向きに取り付けて、下部空間部２０より空気を吸引し、土壌層６の表面より汚染空気を吸込む構成とすることも可能である。この場合にも、土壌層が乾燥しているほどインバータの出力電流の周波数は低くなるので、この周波数が一定値以下となったとき、給水を行うことになる。
【００３８】
第１および第２の実施例では、それぞれ静圧が３５ｍｍＡｑ以下のときおよび周波数が５５Ｈｚ以下のとき給水を開始するとしたが、ｐＦの値と静圧および周波数との関係は、土壌種、層厚、混合資材の種類などによって変化するので、静圧および周波数の上記スレッシュホールドの値は、個別の装置ごとにｐＦの値と静圧および周波数との関係を把握して、適切に設定すべきものである。
【００３９】
なお、上記実施例では、土壌層６の上方に設けたシャワーノズル３４と、土壌層６内に埋設した給水管４０との両方により土壌層６に対する水分の補給を行ったが、必ずしも両者を同時に用いる必要はなく、いずれか一方のみを設ける構成とすることも可能である。
また、土壌層６の上方より散水する際、シャワーノズル３４の代りに、給水管３８と同種の形態のものを用いることも無論可能である。
【００４０】
さらに、土壌層に水分を補給する方法として、図１に想像線で示したように、管体２６の途中に噴霧ノズル４８を設け、このノズルより水を霧状にして管体２６中に噴霧し、汚染空気と共に土壌層内に侵入させ、水分を補給することも可能である。
【００４１】
また、上記実施例では、シャワーノズル３４および給水管４０への水の供給を電磁弁３６、４２の制御により行ったが、電磁弁の代りにポンプを設け、ポンプを制御することによってシャワーノズル３４および給水管４０の水の供給を制御することも無論可能である。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の汚染空気浄化方法では、インバータによりブロアをインバータ制御して土壌層に汚染空気を圧送するか、または土壌層を通じて汚染空気を吸引し、インバータがブロアに供給する電流の周波数にもとづいて土壌層に水分を補給する。
【００４３】
従って、本発明により、土壌層が常に適量の水分を含むように自動的に調整して、微生物および土壌が有する空気浄化作用を効率良く発揮させることが可能となる。
そして、本発明では、水分量の監視にｐＦ計を用いる必要がないので、土壌層の各所にｐＦ計を配置することなく土壌層全体の水分量をモニタすることが可能であり、従って、装置が必要以上に大型化することもなく、さらに低コスト化にも有利である。
また、ｐＦ計が壊れ易く、かつメンテナンスが必要であるという問題を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の汚染空気浄化方法を実施するための空気浄化装置の一例を示す概略説明図である。
【図２】図１の空気浄化装置の動作を説明するためのグラフである。
【図３】本発明の汚染空気浄化方法を実施するための空気浄化装置の他の例を示す概略説明図である。
【図４】図３の空気浄化装置を構成するインバータの出力電流の周波数と土壌層の水分量との関係を示すグラフである。
【図５】図３の空気浄化装置の動作を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
２、４４ 空気浄化装置
４ 容器
６ 土壌層
８ ブロア
１０ 圧力計
１２ 給水装置
１４ 制御装置
２０ 空気室
２６、３０、３２、５０ 管体
３４ シャワーノズル
３６、４２ 電磁弁
３８、４０ 給水管
４６ インバータ
４８ 噴霧ノズル

Claims (5)

1. 微生物が繁殖可能で空気の流通を可能とした土壌層に汚染空気を通過させることで前記汚染空気を浄化する汚染空気浄化方法において、
   インバータによりブロアをインバータ制御して前記土壌層に前記汚染空気を圧送し、
   前記インバータが前記ブロアに供給する電流の周波数を測定し、
   測定した前記周波数にもとづいて前記土壌層に水分を補給する、
   ことを特徴とする汚染空気浄化方法。
2. 微生物が繁殖可能で空気の流通を可能とした土壌層に汚染空気を通過させることで前記汚染空気を浄化する汚染空気浄化方法において、
   インバータによりブロアをインバータ制御して前記土壌層を通じて前記汚染空気を吸引し、
   前記インバータが前記ブロアに供給する電流の周波数を測定し、
   測定した前記周波数にもとづいて前記土壌層に水分を補給する、
   ことを特徴とする汚染空気浄化方法。
3. 前記土壌層の表面に散水して前記土壌層に水分を補給する請求項１又は２記載の汚染空気浄化方法。
4. 前記土壌層内に埋設した管を通じて水を前記土壌層に供給し、前記土壌層に水分を補給する請求項１又は２記載の汚染空気浄化方法。
5. 前記土壌層に圧送する前記汚染空気に水を霧状にして混合し、前記土壌層に水分を補給する請求項１記載の汚染空気浄化方法。

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