空気浄化ユニット、空気浄化フェンス構造体、及び、空気浄化方法
【課題】空気が通流する通風路に、当該空気に含まれる汚染物質を除去可能な触媒繊維をシート状に形成してなる触媒繊維シート材を配置した空気浄化ユニットを用いて、浄化対象区域に対して出入りする空気に含まれる汚染物質を除去するにあたり、触媒繊維シート材が配置された通風路に空気を通流させる際に発生する圧力損失を小さくして、別途送風機による強制的な送風をしなくても、自然風等だけで通風路に空気を通流させることができ、その空気に含まれる汚染物質を良好に除去可能とする技術を実現する点にある。
【解決手段】通風路１０において、触媒繊維シート材２が、通風路１０における通風方向に沿った通風空間１０ａを隣接間に形成しながら積層配置されている空気浄化ユニット１を、通風路１０における通風方向を厚さ方向とした状態で、浄化対象区域の周囲に沿って並設する。
【解決手段】通風路１０において、触媒繊維シート材２が、通風路１０における通風方向に沿った通風空間１０ａを隣接間に形成しながら積層配置されている空気浄化ユニット１を、通風路１０における通風方向を厚さ方向とした状態で、浄化対象区域の周囲に沿って並設する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気が通流する通風路に、当該空気に含まれる汚染物質を除去可能な触媒繊維をシート状に形成してなる触媒繊維シート材を配置した空気浄化ユニット、浄化対象区域に対して出入りする空気に含まれる汚染物質を除去するための空気浄化フェンス構造体及び空気浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の交通量が非常に多く、車両が通過する道路や発電所や工場などが密集する工業地帯などのように大気汚染が著しい浄化対象区域において、その浄化対象区域に出入りする空気から、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）などの汚染物質を除去するための技術開発が進められている。
例えば、道路等の浄化対象区域に対して出入りする空気から汚染物質を除去する技術としては、浄化対象区域を囲むように、表面に光触媒を担持してなる網目状の吸着フェンスを設置し、その吸着フェンスの網目に浄化対象区域に対して出入りする空気を通過させ、その空気に含まれるＮＯｘ等の汚染物質を、吸着フェンスの表面に吸着させて当該表面に担持されている光触媒により酸化除去するものが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００３】
一方、上記のようなＮＯｘ等の汚染物質を酸化除去可能な触媒としては、活性炭素繊維が知られている（例えば、特許文献２を参照。）。
そして、空気が通流する通風路に、当該空気に含まれる汚染物質を除去可能な上記活性炭素繊維等の触媒繊維をシート状に形成してなる触媒繊維シート材を配置した空気浄化ユニットとして、上記通風路において、プリーツ状又はＷ字状に空気の流れに沿って前後に折り返した触媒繊維シート材が配置されているものが知られている（例えば、特許文献３及び４を参照。）。即ち、この空気浄化ユニットでは、通風路に空気を通流させることで、その全ての空気が触媒繊維シート材を貫通するように流れて、その空気に含まれる汚染物質が触媒繊維シート材により濾過され、その濾過された汚染物質が触媒繊維により酸化除去される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−４６８３６号公報
【特許文献２】国際公開番号ＷＯ９７／０１３８８
【特許文献３】特開２００６−１３０３６８号公報
【特許文献４】特開平６−３３９６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載されているように、浄化対象区域を囲むように表面に光触媒を担持してなる網目状の吸着フェンスを設置しただけでは、充分に高い空気浄化性能を発揮することは困難である。即ち、吸着フェンスの網目は比較的粗いものであり、その網目に浄化対象区域に対して出入りする空気を通過させたとしても、その空気に含まれる汚染物質が吸着フェンスの表面に付着して酸化除去される割合は非常に少ないものとなる。逆に、空気との接触面積を拡大するべく上記吸着フェンスの網目を非常に細かいものとした場合には、浄化対象区域に対して出入りする空気がその細かい網目を通過するための圧力損失が増大し、結果、網目を通過する空気の量が減少するので、空気浄化性能の向上を図ることができない。
【０００６】
一方、上記特許文献３及び４に記載されている空気浄化ユニットでは、通風路を通流する全ての空気が触媒繊維シート材を貫通するので、比較的大きな圧力損失が発生し、特に、触媒繊維シート材として直径が１０〜２０μｍ程度と微細な活性炭素繊維をシート状に形成してなる活性炭素繊維シート材を用いた場合には、上記圧力損失が非常に大きくなる。よって、かかる空気浄化ユニットにおいて、このような触媒繊維シート材が横断配置された通風路に空気を通流させるためには、別途送風機による強制的な送風が必要であり、例えば自然風や自動車が走行することで発生する風だけで通風路に空気を通流させることはできなかった。
【０００７】
また、上述したように吸着フェンスの細かい網目や触媒繊維シート材に空気を貫通させる場合には、空気に含まれる粉塵や微粒子などが吸着フェンスや触媒繊維シート材に捕捉されやすく、その粉塵や微粒子による目詰まりにより上記圧力損失が一層大きくなって、結果、空気が通流しなくなり空気浄化性能を発揮しなくなることが懸念される。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、空気が通流する通風路に、当該空気に含まれる汚染物質を除去可能な触媒繊維をシート状に形成してなる触媒繊維シート材を配置した空気浄化ユニットを用いて、浄化対象区域に対して出入りする空気に含まれる汚染物質を除去するにあたり、触媒繊維シート材が配置された通風路に空気を通流させる際に発生する圧力損失を小さくして、別途送風機による強制的な送風をしなくても、自然風等だけで通風路に空気を通流させることができ、その空気に含まれる汚染物質を良好に除去可能とする技術を実現する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係る空気浄化ユニットは、空気が通流する通風路に、当該空気に含まれる汚染物質を除去可能な触媒繊維をシート状に形成してなる触媒繊維シート材を配置した空気浄化ユニットであって、その第１特徴構成は、前記通風路において、前記触媒繊維シート材が、前記通風路における通風方向に沿った通風空間を隣接間に形成しながら積層配置されている点にある。
尚、本願においての隣接間とは、互いに隣接された触媒繊維シート材の間を示す。
【００１０】
上記第１特徴構成によれば、通風路において触媒繊維シート材が通風方向を横断する方向に積層配置されて、当該通風方向に沿った通風空間が触媒繊維シート材の隣接間に形成されるので、通風路を通流する空気は触媒繊維シート材に沿って当該通風空間を通流することになる。
よって、上記のような独特な状態で触媒繊維シート材が配置された通風路に、空気を通流させるにあたり、全ての空気を触媒繊維シート材に貫通させる必要がないので、その際に発生する圧力損失は非常に小さいものとなる。
また、上記触媒繊維シート材の隣接間に形成された通風空間を通流する空気は、比較的長い間触媒繊維シート材に沿って通流し、更には若干の空気が上記触媒繊維シート材の繊維間に入り込むので、その空気に含まれる汚染物質は良好に触媒繊維に接触して酸化除去されることになる。特にＮＯｘの酸化除去には、比較的長い接触時間が必要であるので、上記のように空気を比較的長い間触媒繊維シート材に沿って通流させるという構成が効果的となる。
従って、本発明により、触媒繊維シート材が配置された通風路に空気を通流させる際に発生する圧力損失を小さくして、別途送風機を設けなくても自然風等だけで通風路に空気を通流させることができ、その空気に含まれる汚染物質を良好に除去可能とする空気浄化ユニットを実現することができる。
【００１１】
本発明に係る空気浄化ユニットの第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、前記触媒繊維が活性炭素繊維である点にある。
【００１２】
上記第２特徴構成によれば、上記触媒繊維として活性炭素繊維を用いることで、空気中の汚染物質、特にＮＯｘを良好に酸化除去することができる。
【００１３】
本発明に係る空気浄化ユニットの第３特徴構成は、上記第１乃至上記第２の何れかの特徴構成に加えて、両側面に外気に開放される空気口を夫々形成してなる本体ケーシングを備え、
前記通風路が、前記本体ケーシングの内部に前記両空気口を連通する通路として形成されている点にある。
【００１４】
上記第３特徴構成によれば、上記本体ケーシングの両側部に形成された一対の空気口が外気に開放されているので、ある方向に自然風等が吹いた場合には、その一対の空気口の内の一方が自然風等の上流側に向けて開口するものとなり、他方が下流側に向けて開口するものとなる。
更に、上記本体ケーシングの内部において上記一対の空気口を連通する通路として形成された通風路には、これまで説明したような独特な状態で触媒繊維シート材が配置されているので、その通風路に空気を通流させるための圧力損失が非常に小さいものとなっている。
従って、上記自然風等が比較的弱い場合でも、その自然風だけで、上記上流側に向かって開口する空気口から通風路に空気を取り込み、上記下流側に向かって開口する空気口から排出する形態で、空気を触媒繊維シート材が配置された通風路に通流させて、その空気に含まれる汚染物質を除去することができる。
【００１５】
本発明に係る空気浄化ユニットの第４特徴構成は、上記第３特徴構成に加えて、前記本体ケーシングの上面に、前記触媒繊維シート材の上面への降水の浸入を許容する降水浸入口が形成されている点にある。
【００１６】
上記第４特徴構成によれば、上記本体ケーシングの上面に上記降水浸入口を設けることで、雨などのように上方から降りかけられる降水により触媒繊維シート材に付着する粉塵や微粒子に加えて、ＮＯｘを酸化除去した際に生成する硝酸化合物などを洗い流すことができるので、当該粉塵、ＮＯｘ等の付着による汚染物質の除去機能低下を抑制することができる。
【００１７】
本発明に係る空気浄化ユニットの第５特徴構成は、上記第１乃至上記第４の何れかの特徴構成に加えて、前記通風路において、平板状に形成された前記触媒繊維シート材の複数が、隣接間に通気性のスペーサを挟み込みながら積層配置されている点にある。
【００１８】
上記第５特徴構成によれば、通風路において、当該通風路の通風方向での断面形状の平板状に形成された触媒繊維シート材の複数が、隣接間に上記スペーサを挟み込みながら積層配置されているので、その隣接間に形成された通風空間の形状を上記スペーサにより保持することができる。また、通風空間において、空気は、上記通気性のスペーサに形成された多数の孔を通じて良好に通流することができ、スペーサの設置による圧力損失の増大を抑制することができる。
また、このように触媒繊維シート材とスペーサとを交互に積層した構造とすることで、本空気浄化ユニットの組立作業を簡素化することができる。
【００１９】
本発明に係る空気浄化ユニットの第６特徴構成は、上記第５の特徴構成に加えて、前記スペーサが、波状に形成された金網で構成されている点にある。
【００２０】
上記第６特徴構成によれば、比較的安価な金網を比較的簡単に製作できる波状に形成したものを、上記特徴構成５で用いる通気性のスペーサとして利用することができ、製造コストの低減を図ることができる。
【００２１】
上記目的を達成するための本発明に係る空気浄化フェンス構造体は、浄化対象区域に対して出入りする空気に含まれる汚染物質を除去するための空気浄化フェンス構造体であって、その特徴構成は、上述した第１乃至第６の何れかの特徴構成を有する空気浄化ユニットの複数を、前記通風路における通風方向を厚さ方向とした状態で、前記浄化対象区域の周囲の少なくとも一部を囲むように積層してなる点にある。
【００２２】
即ち、これまで説明してきたように、上述した第１乃至第６の何れかの特徴構成を有する空気浄化ユニットは、触媒繊維シート材が配置された通風路に空気を通流させる際に発生する圧力損失が小さいので、この空気浄化ユニットの複数を、通風路における通風方向を厚さ方向とした状態で、道路等の浄化対象区域の周囲の少なくとも一部を囲むように積層してなる空気浄化フェンス構造体についても、別途送風機を設けなくても自然風等だけで、浄化対象区域に対して出入りする空気を良好に夫々の通風路に通流させ、その空気に含まれる汚染物質を良好に除去することができる。
【００２３】
上記目的を達成するための本発明に係る空気浄化方法は、浄化対象区域に対して出入りする空気に含まれる汚染物質を除去するための空気浄化方法であって、その特徴構成は、上述した第１乃至第６の何れかの特徴構成を有する空気浄化ユニットの複数を、前記通風路における通風方向を厚さ方向とした状態で、前記浄化対象区域の周囲に沿って並設する点にある。
【００２４】
即ち、これまで説明してきたように、上述した第１乃至第６の何れかの特徴構成を有する空気浄化ユニットは、触媒繊維シート材が配置された通風路に空気を通流させる際に発生する圧力損失が小さいので、この空気浄化ユニットの複数を、通風路における通風方向を厚さ方向とした状態で道路等の浄化対象区域の周囲に沿って配置することで、別途送風機を設けなくても自然風等だけで、浄化対象区域に対して出入りする空気を良好に夫々の通風路に通流させ、その空気に含まれる汚染物質を良好に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明に係る空気浄化ユニット、空気浄化フェンス構造体、及び、空気浄化方法の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【００２６】
〔空気浄化ユニット〕
本発明に係る空気浄化ユニットの実施の形態について図１〜３に基づいて説明する。
尚、図１は、空気浄化ユニット１の斜視図、図２は、空気浄化ユニット１の立断面図、図３は、空気浄化ユニット１の平断面図である。
【００２７】
図１〜図３に示すように、空気浄化ユニット１は、空気Ａが通流する通風路１０に、当該空気Ａに含まれる汚染物質を除去可能な触媒繊維をシート状に形成してなる触媒繊維シート材２を配置して構成されている。
即ち、空気浄化ユニット１は、通風路１０に空気Ａを通流させることで、その空気Ａに含まれる汚染物質を、触媒繊維シート材２を構成する触媒繊維に接触させ、その触媒機能により酸化除去するものである。
【００２８】
更に、空気浄化ユニット１は、触媒繊維シート材２が配置された通風路１０に空気Ａを通流させる際に発生する圧力損失を小さくして、別途送風機を設けなくても自然風等だけで通風路１０に空気Ａを通流させることができ、その空気Ａに含まれる汚染物質を良好に除去可能とするように構成されており、その詳細構成について以下に説明する。
【００２９】
上記通風路１０において、触媒繊維シート材２が、通風方向に沿った通風空間１０ａを隣接間に形成しながら積層配置されている。即ち、通風路１０において複数の触媒繊維シート材２が通風方向を横断する方向に並んで互いに平行に積層配置されており、更に、当該通風方向に沿った通風空間１０ａが複数の触媒繊維シート材２の夫々の隣接間に形成されように、夫々の触媒繊維シート材２が離間配置されている。よって、通風路１０において空気Ａは、上記触媒繊維シート材２に沿って、当該通風空間１０ａを通流することになり、全ての空気Ａを触媒繊維シート材２に貫通させる場合と比較して、その際に発生する圧力損失は非常に小さいものとなる。
【００３０】
尚、本実施形態において、通風路１０は、詳細については後述するが、本体ケーシング２０の内部において、当該本体ケーシング２０の一方の側面に形成された空気口２１から他方の側面に形成された空気口２１に渡って形成される通路を示す。また、通風空間１０ａは、通風路１０に複数の触媒繊維シート材２の夫々を離間させながら積層配置した場合において、互いに隣接された触媒繊維シート材２の間に形成された隙間を示す。
【００３１】
上記触媒繊維シート材２を構成する触媒繊維としては、空気Ａ中の汚染物質、特にＮＯｘを良好に酸化除去し得る活性炭素繊維が用いられている。
上記触媒繊維シート材２を構成する活性炭素繊維としては、窒素吸着法による比表面積が４００〜５００ｍ2／ｇの範囲内であり、ＭＰ法で解析した細孔分布において、直径２ｎｍ以下のミクロポアの内、直径１ｎｍ以下のものが全ミクロポア容積の８０％以上を占めるものを用いることが好ましく、このような活性炭素繊維の吸着機能と触媒機能により、大気汚染の原因となるＮＯｘの内、特に常温で除去することが困難な一酸化窒素（ＮＯ）を常温で長期間除去することができる。
更に、上記触媒繊維シート材２を構成する活性炭素繊維としては、ピッチ系活性炭素繊維（例えば、アドール株式会社製の「Ａ−５」）やポリアクリロニトリル系活性炭素繊維を用いることが一層好ましく、特にＮＯを一層良好に除去することができる。
【００３２】
以下、下記の表１に示すような５種類（Ａ〜Ｅ）の活性炭素繊維を用いたＮＯ除去性能試験を行った結果を説明する。
尚、本試験では、Ａ〜Ｅの各活性炭素繊維に、２０ｐｐｍのＮＯを含む２５℃の乾燥空気を流通させ、その活性炭素繊維を通過後に出口から排出された空気中のＮＯ濃度を単位時間毎に計測した。尚、各活性炭素繊維の質量は１ｇ、全空気流量は５００ｍＬ／ｍｉｎであり、空気と活性炭素繊維との接触時間は２〜３秒に揃えた。
図８に、Ａ〜Ｅの各活性炭素繊維について、上記出口ＮＯｘ濃度の経時的な変化状態をプロットしたＮＯ吸着破過曲線を示す。このＮＯ吸着破過曲線から判るように、活性炭素繊維Ａは、２０時間経過後の出口ＮＯ濃度が１４ｐｐｍと最も低く、更に、５０時間経過後も１５ｐｐｍ前後と、入口濃度（２０ｐｐｍ）に対し５ｐｐｍも低い状態で安定していた。
更に、５０時間後のＮＯ吸着量の積分値を求めた場合、下記の表１に示すように、活性炭素繊維Ａが９．９ｍｌ／ｇと最も高かった。
また、図９に、各活性炭素繊維Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅについて、ＭＰ法によるミクロポア径の分布を示す。この分布から判るように、活性炭素繊維Ａは、直径２ｎｍ以下のミクロポアの内、直径１ｎｍ以下のものが全ミクロポア容積の８０％以上を占めることが判る。
【００３３】
【表１】
【００３４】
そして、上記触媒繊維シート材２としては、活性炭繊維をシート状の不織布に加工されたものが利用されており、更に、その触媒繊維シート材２の厚さ方向の中心部には、保形するための網状の芯材３が埋め込まれている。
【００３５】
また、空気浄化ユニット１は、図３に示すように、両側面に外気に開放される空気口２１を夫々形成してなる本体ケーシング２０を備え、通風路１０が、当該本体ケーシング２０の内部に両空気口２１を連通する通路として形成されている。即ち、上記本体ケーシング２０は、上記両空気口２１を両端部に設け、内部に矩形断面の通風路を形成する矩形筒状に形成されている。よって、本体ケーシング２０の両側部に形成された一対の空気口２１が外気に開放されることになるので、図１に示すように、ある方向に自然風等の空気Ａが吹いた場合には、その一対の空気口２１の内の一方が空気Ａの流れの上流側に向けて開口するものとなり、他方が空気Ａの流れの下流側に向けて開口するものとなる。
【００３６】
また、その矩形断面の通風路１０には、複数の触媒繊維シート材２が、本体ケーシング２０の筒軸に対して直角方向に沿って互いの隣接間に通風空間１０ａを設けながら積層配置され、更に、夫々の触媒繊維シート材２の上記通風空間１０ａとの境界面は、上記筒軸に沿った方向に延出する面となる。そして、その通風路１０を通流する空気Ａは、非常に低い圧力損失で、触媒繊維シート材２に沿って当該通風空間１０ａを通流することになる。
よって、上記上流側に開口する一方の空気口２１に向かって流れる自然風等の空気Ａの流れが比較的弱い場合でも、その空気Ａの流れだけで、その空気口２１から通風路１０に空気Ａが取り込まれ、下流側に向かって開口する空気口２１から排出される形態で、触媒繊維シート材２が配置された通風路１０に空気Ａが良好に通流し、その空気Ａに含まれる汚染物質が良好に除去されることになる。
尚、上記本体ケーシング２０は、アルミ板やプラスチック板を枠組みして簡単に製造することができ、その枠組みの内面で触媒繊維シート材２の端面が当接保持されることになる。
【００３７】
更に、図１に示すように、上記本体ケーシング２０の上面には、触媒繊維シート材２の上面への降水の浸入を許容する降水浸入口２５が形成されており、その降水浸入口２５には、異物の浸入を阻止する金網２６が設けられている。
即ち、降雨や人為的な散水等のように、上方から降りかけられる降水は、降水浸入口２５から本体ケーシング２０の内部の通風路１０に浸入することになる。よって、その降水により通風路１０に配置された触媒繊維シート材２に付着する粉塵や微粒子及び硝酸化合物などが洗い流されることになり、触媒繊維シート材２の当該粉塵、ＮＯｘ等の付着による汚染物質の除去機能低下が抑制されることになる。
【００３８】
触媒繊維シート材２は、当該通風路１０の通風方向での断面形状即ち直方形の平板状のものが使用されており、更に、通風路１０には、その平板状に形成された触媒繊維シート材２の複数が、隣接間に通気性のスペーサ５を挟み込みながら積層配置されている。
即ち、通風路１０において、複数の触媒繊維シート材２と複数のスペーサ５とが交互に積層されており、複数の触媒繊維シート材２の夫々の隣接間に形成された通風空間１０ａが、上記スペーサ５により保形されることになる。そして、その通風空間１０ａにおいて、空気Ａは、圧力損失の増加を抑制しながら、上記スペーサ５に形成された多数の孔を通じて良好に通流することになる。
【００３９】
また、この通気性のスペーサ５は、比較的安価な金網を比較的簡単に製作できる波状に形成したものとして構成されている。
尚、この通気性を有するスペーサ５としては、上記波状に形成されたた金網以外のものを利用しても構わない。
例えば、スペーサの材質としては、アルミ、ステンレスなどの金属材料、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の高分子材料などあらゆる材質を利用できる。また、金属を用いる場合には、金網状、メッシュ状、格子状、パンチングメタル状等の板材を波状に形成したもの等を、通気性を有するスペーサとして用いることができる。一方、高分子材料を用いる場合には、網状、メッシュ状等の板材を波状に形成したものに加え、高分子材料を発砲させてスポンジ状に形成したもの、高分子材料製の繊維を低密度の不織布として形成したもの等を、通気性を有するスペーサとして用いることができる。
【００４０】
〔空気浄化フェンス構造体及び空気浄化方法〕
本発明に係る空気浄化フェンス及び空気浄化方法の実施の形態について図４〜５に基づいて説明する。
尚、図４及び図５は、浄化対象区域に対して空気浄化フェンス構造体３０を配置した状態を示す図である。
【００４１】
図４及び図５に示すように、道路５０などの浄化対象区域に対して出入りする空気Ａに含まれる汚染物質を除去するための空気浄化方法は、これまで説明してきた空気浄化ユニット１の複数を、通風路１０における通風方向を厚さ方向とした状態で、道路５０などの浄化対象区域の周囲に沿って並設することで実現される。
即ち、上記空気浄化ユニット１は、触媒繊維シート材２が配置された通風路１０に空気Ａを通流させる際の圧力損失が小さいので、別途送風機を設けなくても、道路５０において自然風或いは自動車が走行することで発生する風だけで、道路５０対して出入りする空気Ａを通風路１０に良好に通流させ、その空気Ａに含まれる汚染物質を触媒繊維シート材２に良好に接触させて酸化除去されることになる。
【００４２】
また、上記の空気浄化方法は、図４及び図５に示す空気浄化フェンス構造体３０により実行することができる。
即ち、道路５０などの浄化対象区域に対して出入りする空気Ａに含まれる汚染物質を除去するための空気浄化フェンス構造体３０は、上記空気浄化ユニット１の複数を、通風路１０における通風方向を厚さ方向とした状態で、道路５０などの浄化対象区域の周囲の少なくとも一部を囲むように積層してなる。
【００４３】
例えば、図４に示すように、道路５０と歩道５１との境界部に沿って、上記空気浄化ユニット１を複数列且つ複数段積層してなる空気浄化フェンス構造体３０にあっては、道路５０において車両が通過する際に道路５０側から歩道５１側に空気Ａの流れが発生する。よって、その流れを利用して、その道路５０側から歩道５１側に流出する空気Ａは、夫々の空気浄化ユニット１の圧力損失が小さい通風路１０に流通することになり、その空気Ａに含まれるＮＯｘ等の汚染物質が通風路１０に配置された触媒繊維シート材２に良好に接触して酸化除去される。
【００４４】
また、図５に示すように、浄化対象区域としての道路５０に対しては、対向車線の境界部にある中央分離帯に上記空気浄化フェンス構造体３０を配置することで、対向車線間で発生する空気Ａの流れを利用して、その空気Ａを夫々の空気浄化ユニット１の圧力損失が小さい通風路１０に流通させ、その空気Ａに含まれるＮＯｘ等の汚染物質を通風路１０に配置された触媒繊維シート材２に良好に接触して酸化除去することができる。また、浄化対象区域としての道路５０に対して、その上空を覆う形態で上記空気浄化フェンス構造体３０を配置することで、道路５０から上方への空気Ａの流れを利用して、その空気Ａを夫々の空気浄化ユニット１の圧力損失が小さい通風路１０に流通させて、その空気Ａに含まれるＮＯｘ等の汚染物質を良好に酸化除去することができる。
【００４５】
尚、本実施形態では、浄化対象区域を道路５０としたが、道路５０以外に、発電所や工場などが密集する工業地帯や大勢の人が集まる施設等を浄化対象区域とし、その浄化対象区域の周囲に空気浄化ユニットを並設しても構わない。
【００４６】
尚、本実施形態では、空気浄化ユニット１において、図２等に示すように触媒繊維シート材２及びスペーサ５を配置したが、別に、図６や図７に示すような空気浄化ユニット１’，１”の構成を採用しても構わない。
即ち、図６に空気浄化ユニット１’は、図２等に示す空気浄化ユニット１に対してスペーサ５が省略されたものとして構成されている。よって、複数の触媒繊維シート材２の夫々の隣接間に形成された通風空間１０ａには、スペーサが存在しないことから、一層圧力損失が小さいものとなり、空気Ａが一層良好に通流するものとなる。また、この空気浄化ユニット１’の場合、複数の触媒繊維シート材２の夫々の隣接間に形成された通風空間１０ａは、夫々の触媒繊維シート材２の端面を本体ケーシング２０の内面に固定するなどして保形することができる。
【００４７】
また、図７に示す空気浄化ユニット１”は、図２等に示す空気浄化ユニット１とは異なり、そのプリーツ状又はＷ字状に通風路１０の通風方向を繰り返し上下に横断するように折り返した触媒繊維シート材２が配置されている。即ち、この空気浄化ユニット１”でも、夫々の折り返し部間に、通風路１０における通風方向に沿った通風空間１０ａが形成されることになり、通風路を通流する空気Ａは、触媒繊維シート材２を殆ど貫通せずに、当該触媒繊維シート材２に沿って当該通風空間を通流することになる。
【実施例】
【００４８】
次に、図１に示す空気浄化ユニット１と同じ構成のもの（実施例１）、図６に示す空気浄化ユニット１’と同じ構成のもの（実施例２）、及び、図７に示す空気浄化ユニット１”と同じ構成のもの（実施例３）と、従来の構成の空気浄化ユニット（比較例）との夫々の圧力損失を計測した試験を行った。
【００４９】
上記実施例１〜３及び比較例の夫々の空気浄化ユニットは、本体ケーシングの内部に形成される通風路の断面形状が縦５００ｍｍ×横５００ｍｍの正方形であり、当該通風路の奥行き即ち通風方向の幅が２００ｍｍである。また、夫々の空気浄化ユニットで使用する触媒繊維シート材は、何れも、前述の比表面積５００ｍ2／ｇ、繊維直径１５μｍのピッチ系活性炭素繊維（アドール株式会社製の「Ａ−５」）を厚さ６ｍｍのシート状の不織布に乾式加工されたものである。
【００５０】
上記実施例１及び２の空気浄化ユニットでは、図１及び図６に示すように、縦５００ｍｍ横５００ｍｍ奥行き２００ｍｍの通風路において、幅２００ｍｍ長さ５００ｍｍにカットした触媒繊維シート材の複数を、通風方向を横断する横方向に並べ、夫々の隣接間に幅８ｍｍの通風空間を形成しながら互いに平行になるように積層配置している。
実施例３の空気浄化ユニットでは、図７に示すように、幅２００ｍｍにカットした触媒繊維シート材を、山高さ５００ｍｍ折り返しピッチ２１ｍｍとなるようにプリーツ状に折り返し、それを触媒繊維シート材の幅が通風路の奥行き方向（通風方向）となるように通風路に配置している。尚、この実施例３の空気浄化ユニットの場合でも、通風路の上下方向の中心部における通風空間の幅は、上記実施例１，２と同様に８ｍｍとなる。
比較例の空気浄化ユニットでは、幅５００ｍｍにカットした触媒繊維シート材を、山高さ２００ｍｍ折り返しピッチ２１ｍｍとなるようにプリーツ状に折り返し、それを触媒繊維シート材の幅が通風路の高さ方向（通風方向と垂直の方向）となるように通風路に配置している。よって、この比較例の空気浄化ユニットは、通風路に空気を通流させることで、その全ての空気が触媒繊維シート材を貫通するように流れる汎用の空気貫通式プリーツフィルターである。
本試験では、各空気浄化ユニットに対して、空気口に対して直角に風速１．０ｍ／ｓｅｃで空気を通流させた際の各ユニットで発生する圧力損失を計測した。尚、測定条件は、温度２０〜２５℃、相対湿度４５〜５５％である。
【００５１】
結果、下記の表２に示すように、実施例１〜３の空気浄化ユニットは、何れも圧力損失が非常に小さく、微小な自然風だけでも通風路に空気を通流させることができることが判る。一方、比較例の空気浄化ユニットは、実施例１〜３に比べ、全ての空気が触媒繊維シート材を貫通するため、圧力損失が非常に大きく、微小な自然風だけでは通風路に空気を通流させることができないことが判る。
【００５２】
【表２】
【００５３】
次に、上記実施例１〜３及び比較例１の各空気浄化ユニットを用い、本体ケーシングの空気口が形成された面における面風速を１．０ｍ／ｓｅｃとして、ＮＯｘ濃度が１．０ｐｐｍの空気を送り、通過する空気の浄化度合いを測定する試験を行った。各空気浄化ユニットの風速、ＮＯｘの濃度、及び、それから計算されるＮＯｘ浄化量を計算した。
【００５４】
尚、単なるＮＯｘ濃度差のみの浄化率では、各空気浄化ユニットを通過した風量が含まれないため、通過風量の小さな空気浄化ユニットが見かけ上良好に見える。しかし、微小な自然風だけで空気を通過させる空気浄化ユニとのＮＯｘ浄化性能は、送風機等の動力を用いないので、通過できる風量が重要であり、通風量に入口ＮＯｘ濃度から通過後ＮＯｘ濃度を差し引いた濃度さを乗じたＮＯｘ浄化量を持って計算する必要がある。
よって、ＮＯｘ浄化量の計算は、次式により行った。
ＮＯｘ浄化量＝（通過後の風速×通風路の断面積）×（入口ＮＯｘ濃度−通過後ＮＯｘ濃度）
【００５５】
試験の結果、下記の表３に示すように、実施例１〜３の空気浄化ユニットは、通過後のＮＯｘ濃度は比較例の従来型の空気浄化ユニットに比べて低くないが、通過風量を乗じて求められるＮＯｘ浄化量は何れも、比較例を大きく上回っていることが確認できた。
【００５６】
【表３】
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明に係る空気浄化ユニット、空気浄化フェンス構造体、及び、空気浄化方法は、空気が通流する通風路に、当該空気に含まれる汚染物質を除去可能な触媒繊維をシート状に形成してなる触媒繊維シート材を配置した空気浄化ユニットを用いて、浄化対象区域に対して出入りする空気に含まれる汚染物質を除去するにあたり、触媒繊維シート材が配置された通風路に空気を通流させる際に発生する圧力損失を小さくして、別途送風機による強制的な送風をしなくても、自然風等だけで通風路に空気を通流させることができ、その空気に含まれる汚染物質を良好に除去可能とするものとして有効に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】空気浄化ユニットの斜視図
【図２】空気浄化ユニットの立断面図
【図３】空気浄化ユニットの平断面図
【図４】浄化対象区域に対して空気浄化フェンス構造体を配置した状態を示す図
【図５】浄化対象区域に対して空気浄化フェンス構造体を配置した状態を示す図
【図６】別実施形態の空気浄化ユニットの立断面図
【図７】別実施形態の空気浄化ユニットの立断面図
【図８】活性炭素繊維のＮＯ吸着破過曲線を示すグラフ図
【図９】活性炭素繊維のＭＰ法によるミクロポア径の分布を示すグラフ図
【符号の説明】
【００５９】
１：空気浄化ユニット
２：触媒繊維シート材
３：芯材
５：スペーサ
１０：通風路
１０ａ：通風空間
２０：本体ケーシング
２１：空気口
２５：降水浸入口
２６：金網
３０：空気浄化フェンス構造体
５０：道路（浄化対象区域）
５１：歩道
Ａ：空気
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気が通流する通風路に、当該空気に含まれる汚染物質を除去可能な触媒繊維をシート状に形成してなる触媒繊維シート材を配置した空気浄化ユニット、浄化対象区域に対して出入りする空気に含まれる汚染物質を除去するための空気浄化フェンス構造体及び空気浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の交通量が非常に多く、車両が通過する道路や発電所や工場などが密集する工業地帯などのように大気汚染が著しい浄化対象区域において、その浄化対象区域に出入りする空気から、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）などの汚染物質を除去するための技術開発が進められている。
例えば、道路等の浄化対象区域に対して出入りする空気から汚染物質を除去する技術としては、浄化対象区域を囲むように、表面に光触媒を担持してなる網目状の吸着フェンスを設置し、その吸着フェンスの網目に浄化対象区域に対して出入りする空気を通過させ、その空気に含まれるＮＯｘ等の汚染物質を、吸着フェンスの表面に吸着させて当該表面に担持されている光触媒により酸化除去するものが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００３】
一方、上記のようなＮＯｘ等の汚染物質を酸化除去可能な触媒としては、活性炭素繊維が知られている（例えば、特許文献２を参照。）。
そして、空気が通流する通風路に、当該空気に含まれる汚染物質を除去可能な上記活性炭素繊維等の触媒繊維をシート状に形成してなる触媒繊維シート材を配置した空気浄化ユニットとして、上記通風路において、プリーツ状又はＷ字状に空気の流れに沿って前後に折り返した触媒繊維シート材が配置されているものが知られている（例えば、特許文献３及び４を参照。）。即ち、この空気浄化ユニットでは、通風路に空気を通流させることで、その全ての空気が触媒繊維シート材を貫通するように流れて、その空気に含まれる汚染物質が触媒繊維シート材により濾過され、その濾過された汚染物質が触媒繊維により酸化除去される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−４６８３６号公報
【特許文献２】国際公開番号ＷＯ９７／０１３８８
【特許文献３】特開２００６−１３０３６８号公報
【特許文献４】特開平６−３３９６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載されているように、浄化対象区域を囲むように表面に光触媒を担持してなる網目状の吸着フェンスを設置しただけでは、充分に高い空気浄化性能を発揮することは困難である。即ち、吸着フェンスの網目は比較的粗いものであり、その網目に浄化対象区域に対して出入りする空気を通過させたとしても、その空気に含まれる汚染物質が吸着フェンスの表面に付着して酸化除去される割合は非常に少ないものとなる。逆に、空気との接触面積を拡大するべく上記吸着フェンスの網目を非常に細かいものとした場合には、浄化対象区域に対して出入りする空気がその細かい網目を通過するための圧力損失が増大し、結果、網目を通過する空気の量が減少するので、空気浄化性能の向上を図ることができない。
【０００６】
一方、上記特許文献３及び４に記載されている空気浄化ユニットでは、通風路を通流する全ての空気が触媒繊維シート材を貫通するので、比較的大きな圧力損失が発生し、特に、触媒繊維シート材として直径が１０〜２０μｍ程度と微細な活性炭素繊維をシート状に形成してなる活性炭素繊維シート材を用いた場合には、上記圧力損失が非常に大きくなる。よって、かかる空気浄化ユニットにおいて、このような触媒繊維シート材が横断配置された通風路に空気を通流させるためには、別途送風機による強制的な送風が必要であり、例えば自然風や自動車が走行することで発生する風だけで通風路に空気を通流させることはできなかった。
【０００７】
また、上述したように吸着フェンスの細かい網目や触媒繊維シート材に空気を貫通させる場合には、空気に含まれる粉塵や微粒子などが吸着フェンスや触媒繊維シート材に捕捉されやすく、その粉塵や微粒子による目詰まりにより上記圧力損失が一層大きくなって、結果、空気が通流しなくなり空気浄化性能を発揮しなくなることが懸念される。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、空気が通流する通風路に、当該空気に含まれる汚染物質を除去可能な触媒繊維をシート状に形成してなる触媒繊維シート材を配置した空気浄化ユニットを用いて、浄化対象区域に対して出入りする空気に含まれる汚染物質を除去するにあたり、触媒繊維シート材が配置された通風路に空気を通流させる際に発生する圧力損失を小さくして、別途送風機による強制的な送風をしなくても、自然風等だけで通風路に空気を通流させることができ、その空気に含まれる汚染物質を良好に除去可能とする技術を実現する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係る空気浄化ユニットは、空気が通流する通風路に、当該空気に含まれる汚染物質を除去可能な触媒繊維をシート状に形成してなる触媒繊維シート材を配置した空気浄化ユニットであって、その第１特徴構成は、前記通風路において、前記触媒繊維シート材が、前記通風路における通風方向に沿った通風空間を隣接間に形成しながら積層配置されている点にある。
尚、本願においての隣接間とは、互いに隣接された触媒繊維シート材の間を示す。
【００１０】
上記第１特徴構成によれば、通風路において触媒繊維シート材が通風方向を横断する方向に積層配置されて、当該通風方向に沿った通風空間が触媒繊維シート材の隣接間に形成されるので、通風路を通流する空気は触媒繊維シート材に沿って当該通風空間を通流することになる。
よって、上記のような独特な状態で触媒繊維シート材が配置された通風路に、空気を通流させるにあたり、全ての空気を触媒繊維シート材に貫通させる必要がないので、その際に発生する圧力損失は非常に小さいものとなる。
また、上記触媒繊維シート材の隣接間に形成された通風空間を通流する空気は、比較的長い間触媒繊維シート材に沿って通流し、更には若干の空気が上記触媒繊維シート材の繊維間に入り込むので、その空気に含まれる汚染物質は良好に触媒繊維に接触して酸化除去されることになる。特にＮＯｘの酸化除去には、比較的長い接触時間が必要であるので、上記のように空気を比較的長い間触媒繊維シート材に沿って通流させるという構成が効果的となる。
従って、本発明により、触媒繊維シート材が配置された通風路に空気を通流させる際に発生する圧力損失を小さくして、別途送風機を設けなくても自然風等だけで通風路に空気を通流させることができ、その空気に含まれる汚染物質を良好に除去可能とする空気浄化ユニットを実現することができる。
【００１１】
本発明に係る空気浄化ユニットの第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、前記触媒繊維が活性炭素繊維である点にある。
【００１２】
上記第２特徴構成によれば、上記触媒繊維として活性炭素繊維を用いることで、空気中の汚染物質、特にＮＯｘを良好に酸化除去することができる。
【００１３】
本発明に係る空気浄化ユニットの第３特徴構成は、上記第１乃至上記第２の何れかの特徴構成に加えて、両側面に外気に開放される空気口を夫々形成してなる本体ケーシングを備え、
前記通風路が、前記本体ケーシングの内部に前記両空気口を連通する通路として形成されている点にある。
【００１４】
上記第３特徴構成によれば、上記本体ケーシングの両側部に形成された一対の空気口が外気に開放されているので、ある方向に自然風等が吹いた場合には、その一対の空気口の内の一方が自然風等の上流側に向けて開口するものとなり、他方が下流側に向けて開口するものとなる。
更に、上記本体ケーシングの内部において上記一対の空気口を連通する通路として形成された通風路には、これまで説明したような独特な状態で触媒繊維シート材が配置されているので、その通風路に空気を通流させるための圧力損失が非常に小さいものとなっている。
従って、上記自然風等が比較的弱い場合でも、その自然風だけで、上記上流側に向かって開口する空気口から通風路に空気を取り込み、上記下流側に向かって開口する空気口から排出する形態で、空気を触媒繊維シート材が配置された通風路に通流させて、その空気に含まれる汚染物質を除去することができる。
【００１５】
本発明に係る空気浄化ユニットの第４特徴構成は、上記第３特徴構成に加えて、前記本体ケーシングの上面に、前記触媒繊維シート材の上面への降水の浸入を許容する降水浸入口が形成されている点にある。
【００１６】
上記第４特徴構成によれば、上記本体ケーシングの上面に上記降水浸入口を設けることで、雨などのように上方から降りかけられる降水により触媒繊維シート材に付着する粉塵や微粒子に加えて、ＮＯｘを酸化除去した際に生成する硝酸化合物などを洗い流すことができるので、当該粉塵、ＮＯｘ等の付着による汚染物質の除去機能低下を抑制することができる。
【００１７】
本発明に係る空気浄化ユニットの第５特徴構成は、上記第１乃至上記第４の何れかの特徴構成に加えて、前記通風路において、平板状に形成された前記触媒繊維シート材の複数が、隣接間に通気性のスペーサを挟み込みながら積層配置されている点にある。
【００１８】
上記第５特徴構成によれば、通風路において、当該通風路の通風方向での断面形状の平板状に形成された触媒繊維シート材の複数が、隣接間に上記スペーサを挟み込みながら積層配置されているので、その隣接間に形成された通風空間の形状を上記スペーサにより保持することができる。また、通風空間において、空気は、上記通気性のスペーサに形成された多数の孔を通じて良好に通流することができ、スペーサの設置による圧力損失の増大を抑制することができる。
また、このように触媒繊維シート材とスペーサとを交互に積層した構造とすることで、本空気浄化ユニットの組立作業を簡素化することができる。
【００１９】
本発明に係る空気浄化ユニットの第６特徴構成は、上記第５の特徴構成に加えて、前記スペーサが、波状に形成された金網で構成されている点にある。
【００２０】
上記第６特徴構成によれば、比較的安価な金網を比較的簡単に製作できる波状に形成したものを、上記特徴構成５で用いる通気性のスペーサとして利用することができ、製造コストの低減を図ることができる。
【００２１】
上記目的を達成するための本発明に係る空気浄化フェンス構造体は、浄化対象区域に対して出入りする空気に含まれる汚染物質を除去するための空気浄化フェンス構造体であって、その特徴構成は、上述した第１乃至第６の何れかの特徴構成を有する空気浄化ユニットの複数を、前記通風路における通風方向を厚さ方向とした状態で、前記浄化対象区域の周囲の少なくとも一部を囲むように積層してなる点にある。
【００２２】
即ち、これまで説明してきたように、上述した第１乃至第６の何れかの特徴構成を有する空気浄化ユニットは、触媒繊維シート材が配置された通風路に空気を通流させる際に発生する圧力損失が小さいので、この空気浄化ユニットの複数を、通風路における通風方向を厚さ方向とした状態で、道路等の浄化対象区域の周囲の少なくとも一部を囲むように積層してなる空気浄化フェンス構造体についても、別途送風機を設けなくても自然風等だけで、浄化対象区域に対して出入りする空気を良好に夫々の通風路に通流させ、その空気に含まれる汚染物質を良好に除去することができる。
【００２３】
上記目的を達成するための本発明に係る空気浄化方法は、浄化対象区域に対して出入りする空気に含まれる汚染物質を除去するための空気浄化方法であって、その特徴構成は、上述した第１乃至第６の何れかの特徴構成を有する空気浄化ユニットの複数を、前記通風路における通風方向を厚さ方向とした状態で、前記浄化対象区域の周囲に沿って並設する点にある。
【００２４】
即ち、これまで説明してきたように、上述した第１乃至第６の何れかの特徴構成を有する空気浄化ユニットは、触媒繊維シート材が配置された通風路に空気を通流させる際に発生する圧力損失が小さいので、この空気浄化ユニットの複数を、通風路における通風方向を厚さ方向とした状態で道路等の浄化対象区域の周囲に沿って配置することで、別途送風機を設けなくても自然風等だけで、浄化対象区域に対して出入りする空気を良好に夫々の通風路に通流させ、その空気に含まれる汚染物質を良好に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明に係る空気浄化ユニット、空気浄化フェンス構造体、及び、空気浄化方法の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【００２６】
〔空気浄化ユニット〕
本発明に係る空気浄化ユニットの実施の形態について図１〜３に基づいて説明する。
尚、図１は、空気浄化ユニット１の斜視図、図２は、空気浄化ユニット１の立断面図、図３は、空気浄化ユニット１の平断面図である。
【００２７】
図１〜図３に示すように、空気浄化ユニット１は、空気Ａが通流する通風路１０に、当該空気Ａに含まれる汚染物質を除去可能な触媒繊維をシート状に形成してなる触媒繊維シート材２を配置して構成されている。
即ち、空気浄化ユニット１は、通風路１０に空気Ａを通流させることで、その空気Ａに含まれる汚染物質を、触媒繊維シート材２を構成する触媒繊維に接触させ、その触媒機能により酸化除去するものである。
【００２８】
更に、空気浄化ユニット１は、触媒繊維シート材２が配置された通風路１０に空気Ａを通流させる際に発生する圧力損失を小さくして、別途送風機を設けなくても自然風等だけで通風路１０に空気Ａを通流させることができ、その空気Ａに含まれる汚染物質を良好に除去可能とするように構成されており、その詳細構成について以下に説明する。
【００２９】
上記通風路１０において、触媒繊維シート材２が、通風方向に沿った通風空間１０ａを隣接間に形成しながら積層配置されている。即ち、通風路１０において複数の触媒繊維シート材２が通風方向を横断する方向に並んで互いに平行に積層配置されており、更に、当該通風方向に沿った通風空間１０ａが複数の触媒繊維シート材２の夫々の隣接間に形成されように、夫々の触媒繊維シート材２が離間配置されている。よって、通風路１０において空気Ａは、上記触媒繊維シート材２に沿って、当該通風空間１０ａを通流することになり、全ての空気Ａを触媒繊維シート材２に貫通させる場合と比較して、その際に発生する圧力損失は非常に小さいものとなる。
【００３０】
尚、本実施形態において、通風路１０は、詳細については後述するが、本体ケーシング２０の内部において、当該本体ケーシング２０の一方の側面に形成された空気口２１から他方の側面に形成された空気口２１に渡って形成される通路を示す。また、通風空間１０ａは、通風路１０に複数の触媒繊維シート材２の夫々を離間させながら積層配置した場合において、互いに隣接された触媒繊維シート材２の間に形成された隙間を示す。
【００３１】
上記触媒繊維シート材２を構成する触媒繊維としては、空気Ａ中の汚染物質、特にＮＯｘを良好に酸化除去し得る活性炭素繊維が用いられている。
上記触媒繊維シート材２を構成する活性炭素繊維としては、窒素吸着法による比表面積が４００〜５００ｍ2／ｇの範囲内であり、ＭＰ法で解析した細孔分布において、直径２ｎｍ以下のミクロポアの内、直径１ｎｍ以下のものが全ミクロポア容積の８０％以上を占めるものを用いることが好ましく、このような活性炭素繊維の吸着機能と触媒機能により、大気汚染の原因となるＮＯｘの内、特に常温で除去することが困難な一酸化窒素（ＮＯ）を常温で長期間除去することができる。
更に、上記触媒繊維シート材２を構成する活性炭素繊維としては、ピッチ系活性炭素繊維（例えば、アドール株式会社製の「Ａ−５」）やポリアクリロニトリル系活性炭素繊維を用いることが一層好ましく、特にＮＯを一層良好に除去することができる。
【００３２】
以下、下記の表１に示すような５種類（Ａ〜Ｅ）の活性炭素繊維を用いたＮＯ除去性能試験を行った結果を説明する。
尚、本試験では、Ａ〜Ｅの各活性炭素繊維に、２０ｐｐｍのＮＯを含む２５℃の乾燥空気を流通させ、その活性炭素繊維を通過後に出口から排出された空気中のＮＯ濃度を単位時間毎に計測した。尚、各活性炭素繊維の質量は１ｇ、全空気流量は５００ｍＬ／ｍｉｎであり、空気と活性炭素繊維との接触時間は２〜３秒に揃えた。
図８に、Ａ〜Ｅの各活性炭素繊維について、上記出口ＮＯｘ濃度の経時的な変化状態をプロットしたＮＯ吸着破過曲線を示す。このＮＯ吸着破過曲線から判るように、活性炭素繊維Ａは、２０時間経過後の出口ＮＯ濃度が１４ｐｐｍと最も低く、更に、５０時間経過後も１５ｐｐｍ前後と、入口濃度（２０ｐｐｍ）に対し５ｐｐｍも低い状態で安定していた。
更に、５０時間後のＮＯ吸着量の積分値を求めた場合、下記の表１に示すように、活性炭素繊維Ａが９．９ｍｌ／ｇと最も高かった。
また、図９に、各活性炭素繊維Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅについて、ＭＰ法によるミクロポア径の分布を示す。この分布から判るように、活性炭素繊維Ａは、直径２ｎｍ以下のミクロポアの内、直径１ｎｍ以下のものが全ミクロポア容積の８０％以上を占めることが判る。
【００３３】
【表１】
【００３４】
そして、上記触媒繊維シート材２としては、活性炭繊維をシート状の不織布に加工されたものが利用されており、更に、その触媒繊維シート材２の厚さ方向の中心部には、保形するための網状の芯材３が埋め込まれている。
【００３５】
また、空気浄化ユニット１は、図３に示すように、両側面に外気に開放される空気口２１を夫々形成してなる本体ケーシング２０を備え、通風路１０が、当該本体ケーシング２０の内部に両空気口２１を連通する通路として形成されている。即ち、上記本体ケーシング２０は、上記両空気口２１を両端部に設け、内部に矩形断面の通風路を形成する矩形筒状に形成されている。よって、本体ケーシング２０の両側部に形成された一対の空気口２１が外気に開放されることになるので、図１に示すように、ある方向に自然風等の空気Ａが吹いた場合には、その一対の空気口２１の内の一方が空気Ａの流れの上流側に向けて開口するものとなり、他方が空気Ａの流れの下流側に向けて開口するものとなる。
【００３６】
また、その矩形断面の通風路１０には、複数の触媒繊維シート材２が、本体ケーシング２０の筒軸に対して直角方向に沿って互いの隣接間に通風空間１０ａを設けながら積層配置され、更に、夫々の触媒繊維シート材２の上記通風空間１０ａとの境界面は、上記筒軸に沿った方向に延出する面となる。そして、その通風路１０を通流する空気Ａは、非常に低い圧力損失で、触媒繊維シート材２に沿って当該通風空間１０ａを通流することになる。
よって、上記上流側に開口する一方の空気口２１に向かって流れる自然風等の空気Ａの流れが比較的弱い場合でも、その空気Ａの流れだけで、その空気口２１から通風路１０に空気Ａが取り込まれ、下流側に向かって開口する空気口２１から排出される形態で、触媒繊維シート材２が配置された通風路１０に空気Ａが良好に通流し、その空気Ａに含まれる汚染物質が良好に除去されることになる。
尚、上記本体ケーシング２０は、アルミ板やプラスチック板を枠組みして簡単に製造することができ、その枠組みの内面で触媒繊維シート材２の端面が当接保持されることになる。
【００３７】
更に、図１に示すように、上記本体ケーシング２０の上面には、触媒繊維シート材２の上面への降水の浸入を許容する降水浸入口２５が形成されており、その降水浸入口２５には、異物の浸入を阻止する金網２６が設けられている。
即ち、降雨や人為的な散水等のように、上方から降りかけられる降水は、降水浸入口２５から本体ケーシング２０の内部の通風路１０に浸入することになる。よって、その降水により通風路１０に配置された触媒繊維シート材２に付着する粉塵や微粒子及び硝酸化合物などが洗い流されることになり、触媒繊維シート材２の当該粉塵、ＮＯｘ等の付着による汚染物質の除去機能低下が抑制されることになる。
【００３８】
触媒繊維シート材２は、当該通風路１０の通風方向での断面形状即ち直方形の平板状のものが使用されており、更に、通風路１０には、その平板状に形成された触媒繊維シート材２の複数が、隣接間に通気性のスペーサ５を挟み込みながら積層配置されている。
即ち、通風路１０において、複数の触媒繊維シート材２と複数のスペーサ５とが交互に積層されており、複数の触媒繊維シート材２の夫々の隣接間に形成された通風空間１０ａが、上記スペーサ５により保形されることになる。そして、その通風空間１０ａにおいて、空気Ａは、圧力損失の増加を抑制しながら、上記スペーサ５に形成された多数の孔を通じて良好に通流することになる。
【００３９】
また、この通気性のスペーサ５は、比較的安価な金網を比較的簡単に製作できる波状に形成したものとして構成されている。
尚、この通気性を有するスペーサ５としては、上記波状に形成されたた金網以外のものを利用しても構わない。
例えば、スペーサの材質としては、アルミ、ステンレスなどの金属材料、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の高分子材料などあらゆる材質を利用できる。また、金属を用いる場合には、金網状、メッシュ状、格子状、パンチングメタル状等の板材を波状に形成したもの等を、通気性を有するスペーサとして用いることができる。一方、高分子材料を用いる場合には、網状、メッシュ状等の板材を波状に形成したものに加え、高分子材料を発砲させてスポンジ状に形成したもの、高分子材料製の繊維を低密度の不織布として形成したもの等を、通気性を有するスペーサとして用いることができる。
【００４０】
〔空気浄化フェンス構造体及び空気浄化方法〕
本発明に係る空気浄化フェンス及び空気浄化方法の実施の形態について図４〜５に基づいて説明する。
尚、図４及び図５は、浄化対象区域に対して空気浄化フェンス構造体３０を配置した状態を示す図である。
【００４１】
図４及び図５に示すように、道路５０などの浄化対象区域に対して出入りする空気Ａに含まれる汚染物質を除去するための空気浄化方法は、これまで説明してきた空気浄化ユニット１の複数を、通風路１０における通風方向を厚さ方向とした状態で、道路５０などの浄化対象区域の周囲に沿って並設することで実現される。
即ち、上記空気浄化ユニット１は、触媒繊維シート材２が配置された通風路１０に空気Ａを通流させる際の圧力損失が小さいので、別途送風機を設けなくても、道路５０において自然風或いは自動車が走行することで発生する風だけで、道路５０対して出入りする空気Ａを通風路１０に良好に通流させ、その空気Ａに含まれる汚染物質を触媒繊維シート材２に良好に接触させて酸化除去されることになる。
【００４２】
また、上記の空気浄化方法は、図４及び図５に示す空気浄化フェンス構造体３０により実行することができる。
即ち、道路５０などの浄化対象区域に対して出入りする空気Ａに含まれる汚染物質を除去するための空気浄化フェンス構造体３０は、上記空気浄化ユニット１の複数を、通風路１０における通風方向を厚さ方向とした状態で、道路５０などの浄化対象区域の周囲の少なくとも一部を囲むように積層してなる。
【００４３】
例えば、図４に示すように、道路５０と歩道５１との境界部に沿って、上記空気浄化ユニット１を複数列且つ複数段積層してなる空気浄化フェンス構造体３０にあっては、道路５０において車両が通過する際に道路５０側から歩道５１側に空気Ａの流れが発生する。よって、その流れを利用して、その道路５０側から歩道５１側に流出する空気Ａは、夫々の空気浄化ユニット１の圧力損失が小さい通風路１０に流通することになり、その空気Ａに含まれるＮＯｘ等の汚染物質が通風路１０に配置された触媒繊維シート材２に良好に接触して酸化除去される。
【００４４】
また、図５に示すように、浄化対象区域としての道路５０に対しては、対向車線の境界部にある中央分離帯に上記空気浄化フェンス構造体３０を配置することで、対向車線間で発生する空気Ａの流れを利用して、その空気Ａを夫々の空気浄化ユニット１の圧力損失が小さい通風路１０に流通させ、その空気Ａに含まれるＮＯｘ等の汚染物質を通風路１０に配置された触媒繊維シート材２に良好に接触して酸化除去することができる。また、浄化対象区域としての道路５０に対して、その上空を覆う形態で上記空気浄化フェンス構造体３０を配置することで、道路５０から上方への空気Ａの流れを利用して、その空気Ａを夫々の空気浄化ユニット１の圧力損失が小さい通風路１０に流通させて、その空気Ａに含まれるＮＯｘ等の汚染物質を良好に酸化除去することができる。
【００４５】
尚、本実施形態では、浄化対象区域を道路５０としたが、道路５０以外に、発電所や工場などが密集する工業地帯や大勢の人が集まる施設等を浄化対象区域とし、その浄化対象区域の周囲に空気浄化ユニットを並設しても構わない。
【００４６】
尚、本実施形態では、空気浄化ユニット１において、図２等に示すように触媒繊維シート材２及びスペーサ５を配置したが、別に、図６や図７に示すような空気浄化ユニット１’，１”の構成を採用しても構わない。
即ち、図６に空気浄化ユニット１’は、図２等に示す空気浄化ユニット１に対してスペーサ５が省略されたものとして構成されている。よって、複数の触媒繊維シート材２の夫々の隣接間に形成された通風空間１０ａには、スペーサが存在しないことから、一層圧力損失が小さいものとなり、空気Ａが一層良好に通流するものとなる。また、この空気浄化ユニット１’の場合、複数の触媒繊維シート材２の夫々の隣接間に形成された通風空間１０ａは、夫々の触媒繊維シート材２の端面を本体ケーシング２０の内面に固定するなどして保形することができる。
【００４７】
また、図７に示す空気浄化ユニット１”は、図２等に示す空気浄化ユニット１とは異なり、そのプリーツ状又はＷ字状に通風路１０の通風方向を繰り返し上下に横断するように折り返した触媒繊維シート材２が配置されている。即ち、この空気浄化ユニット１”でも、夫々の折り返し部間に、通風路１０における通風方向に沿った通風空間１０ａが形成されることになり、通風路を通流する空気Ａは、触媒繊維シート材２を殆ど貫通せずに、当該触媒繊維シート材２に沿って当該通風空間を通流することになる。
【実施例】
【００４８】
次に、図１に示す空気浄化ユニット１と同じ構成のもの（実施例１）、図６に示す空気浄化ユニット１’と同じ構成のもの（実施例２）、及び、図７に示す空気浄化ユニット１”と同じ構成のもの（実施例３）と、従来の構成の空気浄化ユニット（比較例）との夫々の圧力損失を計測した試験を行った。
【００４９】
上記実施例１〜３及び比較例の夫々の空気浄化ユニットは、本体ケーシングの内部に形成される通風路の断面形状が縦５００ｍｍ×横５００ｍｍの正方形であり、当該通風路の奥行き即ち通風方向の幅が２００ｍｍである。また、夫々の空気浄化ユニットで使用する触媒繊維シート材は、何れも、前述の比表面積５００ｍ2／ｇ、繊維直径１５μｍのピッチ系活性炭素繊維（アドール株式会社製の「Ａ−５」）を厚さ６ｍｍのシート状の不織布に乾式加工されたものである。
【００５０】
上記実施例１及び２の空気浄化ユニットでは、図１及び図６に示すように、縦５００ｍｍ横５００ｍｍ奥行き２００ｍｍの通風路において、幅２００ｍｍ長さ５００ｍｍにカットした触媒繊維シート材の複数を、通風方向を横断する横方向に並べ、夫々の隣接間に幅８ｍｍの通風空間を形成しながら互いに平行になるように積層配置している。
実施例３の空気浄化ユニットでは、図７に示すように、幅２００ｍｍにカットした触媒繊維シート材を、山高さ５００ｍｍ折り返しピッチ２１ｍｍとなるようにプリーツ状に折り返し、それを触媒繊維シート材の幅が通風路の奥行き方向（通風方向）となるように通風路に配置している。尚、この実施例３の空気浄化ユニットの場合でも、通風路の上下方向の中心部における通風空間の幅は、上記実施例１，２と同様に８ｍｍとなる。
比較例の空気浄化ユニットでは、幅５００ｍｍにカットした触媒繊維シート材を、山高さ２００ｍｍ折り返しピッチ２１ｍｍとなるようにプリーツ状に折り返し、それを触媒繊維シート材の幅が通風路の高さ方向（通風方向と垂直の方向）となるように通風路に配置している。よって、この比較例の空気浄化ユニットは、通風路に空気を通流させることで、その全ての空気が触媒繊維シート材を貫通するように流れる汎用の空気貫通式プリーツフィルターである。
本試験では、各空気浄化ユニットに対して、空気口に対して直角に風速１．０ｍ／ｓｅｃで空気を通流させた際の各ユニットで発生する圧力損失を計測した。尚、測定条件は、温度２０〜２５℃、相対湿度４５〜５５％である。
【００５１】
結果、下記の表２に示すように、実施例１〜３の空気浄化ユニットは、何れも圧力損失が非常に小さく、微小な自然風だけでも通風路に空気を通流させることができることが判る。一方、比較例の空気浄化ユニットは、実施例１〜３に比べ、全ての空気が触媒繊維シート材を貫通するため、圧力損失が非常に大きく、微小な自然風だけでは通風路に空気を通流させることができないことが判る。
【００５２】
【表２】
【００５３】
次に、上記実施例１〜３及び比較例１の各空気浄化ユニットを用い、本体ケーシングの空気口が形成された面における面風速を１．０ｍ／ｓｅｃとして、ＮＯｘ濃度が１．０ｐｐｍの空気を送り、通過する空気の浄化度合いを測定する試験を行った。各空気浄化ユニットの風速、ＮＯｘの濃度、及び、それから計算されるＮＯｘ浄化量を計算した。
【００５４】
尚、単なるＮＯｘ濃度差のみの浄化率では、各空気浄化ユニットを通過した風量が含まれないため、通過風量の小さな空気浄化ユニットが見かけ上良好に見える。しかし、微小な自然風だけで空気を通過させる空気浄化ユニとのＮＯｘ浄化性能は、送風機等の動力を用いないので、通過できる風量が重要であり、通風量に入口ＮＯｘ濃度から通過後ＮＯｘ濃度を差し引いた濃度さを乗じたＮＯｘ浄化量を持って計算する必要がある。
よって、ＮＯｘ浄化量の計算は、次式により行った。
ＮＯｘ浄化量＝（通過後の風速×通風路の断面積）×（入口ＮＯｘ濃度−通過後ＮＯｘ濃度）
【００５５】
試験の結果、下記の表３に示すように、実施例１〜３の空気浄化ユニットは、通過後のＮＯｘ濃度は比較例の従来型の空気浄化ユニットに比べて低くないが、通過風量を乗じて求められるＮＯｘ浄化量は何れも、比較例を大きく上回っていることが確認できた。
【００５６】
【表３】
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明に係る空気浄化ユニット、空気浄化フェンス構造体、及び、空気浄化方法は、空気が通流する通風路に、当該空気に含まれる汚染物質を除去可能な触媒繊維をシート状に形成してなる触媒繊維シート材を配置した空気浄化ユニットを用いて、浄化対象区域に対して出入りする空気に含まれる汚染物質を除去するにあたり、触媒繊維シート材が配置された通風路に空気を通流させる際に発生する圧力損失を小さくして、別途送風機による強制的な送風をしなくても、自然風等だけで通風路に空気を通流させることができ、その空気に含まれる汚染物質を良好に除去可能とするものとして有効に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】空気浄化ユニットの斜視図
【図２】空気浄化ユニットの立断面図
【図３】空気浄化ユニットの平断面図
【図４】浄化対象区域に対して空気浄化フェンス構造体を配置した状態を示す図
【図５】浄化対象区域に対して空気浄化フェンス構造体を配置した状態を示す図
【図６】別実施形態の空気浄化ユニットの立断面図
【図７】別実施形態の空気浄化ユニットの立断面図
【図８】活性炭素繊維のＮＯ吸着破過曲線を示すグラフ図
【図９】活性炭素繊維のＭＰ法によるミクロポア径の分布を示すグラフ図
【符号の説明】
【００５９】
１：空気浄化ユニット
２：触媒繊維シート材
３：芯材
５：スペーサ
１０：通風路
１０ａ：通風空間
２０：本体ケーシング
２１：空気口
２５：降水浸入口
２６：金網
３０：空気浄化フェンス構造体
５０：道路（浄化対象区域）
５１：歩道
Ａ：空気
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気が通流する通風路に、当該空気に含まれる汚染物質を除去可能な触媒繊維をシート状に形成してなる触媒繊維シート材を配置した空気浄化ユニットであって、
前記通風路において、前記触媒繊維シート材が、前記通風路における通風方向に沿った通風空間を隣接間に形成しながら積層配置されている空気浄化ユニット。
【請求項２】
前記触媒繊維が活性炭素繊維である請求項１に記載の空気浄化ユニット。
【請求項３】
両側面に外気に開放される空気口を夫々形成してなる本体ケーシングを備え、
前記通風路が、前記本体ケーシングの内部に前記両空気口を連通する通路として形成されている請求項１又は２に記載の空気浄化ユニット。
【請求項４】
前記本体ケーシングの上面に、前記触媒繊維シート材の上面への降水の浸入を許容する降水浸入口が形成されている請求項３に記載の空気浄化ユニット。
【請求項５】
前記通風路において、平板状に形成された前記触媒繊維シート材の複数が、隣接間に通気性のスペーサを挟み込みながら積層配置されている請求項１〜４の何れか一項に記載の空気浄化ユニット。
【請求項６】
前記スペーサが、波状に形成された金網で構成されている請求項５に記載の空気浄化ユニット。
【請求項７】
浄化対象区域に対して出入りする空気に含まれる汚染物質を除去するための空気浄化フェンス構造体であって、
請求項１〜６の何れか一項に記載の空気浄化ユニットの複数を、前記通風路における通風方向を厚さ方向とした状態で、前記浄化対象区域の周囲の少なくとも一部を囲むように積層してなる空気浄化フェンス構造体。
【請求項８】
浄化対象区域に対して出入りする空気に含まれる汚染物質を除去するための空気浄化方法であって、
請求項１〜６の何れか一項に記載の空気浄化ユニットの複数を、前記通風路における通風方向を厚さ方向とした状態で、前記浄化対象区域の周囲に沿って並設する空気浄化方法。
【請求項１】
空気が通流する通風路に、当該空気に含まれる汚染物質を除去可能な触媒繊維をシート状に形成してなる触媒繊維シート材を配置した空気浄化ユニットであって、
前記通風路において、前記触媒繊維シート材が、前記通風路における通風方向に沿った通風空間を隣接間に形成しながら積層配置されている空気浄化ユニット。
【請求項２】
前記触媒繊維が活性炭素繊維である請求項１に記載の空気浄化ユニット。
【請求項３】
両側面に外気に開放される空気口を夫々形成してなる本体ケーシングを備え、
前記通風路が、前記本体ケーシングの内部に前記両空気口を連通する通路として形成されている請求項１又は２に記載の空気浄化ユニット。
【請求項４】
前記本体ケーシングの上面に、前記触媒繊維シート材の上面への降水の浸入を許容する降水浸入口が形成されている請求項３に記載の空気浄化ユニット。
【請求項５】
前記通風路において、平板状に形成された前記触媒繊維シート材の複数が、隣接間に通気性のスペーサを挟み込みながら積層配置されている請求項１〜４の何れか一項に記載の空気浄化ユニット。
【請求項６】
前記スペーサが、波状に形成された金網で構成されている請求項５に記載の空気浄化ユニット。
【請求項７】
浄化対象区域に対して出入りする空気に含まれる汚染物質を除去するための空気浄化フェンス構造体であって、
請求項１〜６の何れか一項に記載の空気浄化ユニットの複数を、前記通風路における通風方向を厚さ方向とした状態で、前記浄化対象区域の周囲の少なくとも一部を囲むように積層してなる空気浄化フェンス構造体。
【請求項８】
浄化対象区域に対して出入りする空気に含まれる汚染物質を除去するための空気浄化方法であって、
請求項１〜６の何れか一項に記載の空気浄化ユニットの複数を、前記通風路における通風方向を厚さ方向とした状態で、前記浄化対象区域の周囲に沿って並設する空気浄化方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−２２１１４５（Ｐ２００８−２２１１４５Ａ）
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−６３８６６（Ｐ２００７−６３８６６）
【出願日】平成１９年３月１３日（２００７．３．１３）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１３日（２００７．３．１３）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
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