WO2000006828A1 - Road provided with air cleaning function and method of cleaning polluted air on road - Google Patents

Road provided with air cleaning function and method of cleaning polluted air on road Download PDF

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Definitions

  • the road is provided with drainage pavement
  • the photocatalytic layer has water permeability and is provided on the drainage pavement.
  • the drainage pavement is not particularly limited, and includes, for example, the pavement described below.
  • the method for purifying contaminated air on a road comprises: a photocatalyst such as titanium dioxide; and a photocatalyst layer including a holding material for holding the photocatalyst.
  • a photocatalyst such as titanium dioxide
  • a photocatalyst layer including a holding material for holding the photocatalyst.
  • a photocatalyst is a substance that produces a photocatalytic reaction when irradiated with light having a wavelength greater than or equal to its band gap.
  • metal compound semiconductors such as bismuth oxide, molybdenum sulfide, and sulfur sulfide can be used.
  • Metals and metals such as copper, silver, gold, lanthanum, cerium, zinc, vanadium, iron, cobalt, nickel, ruthenium, rhodium, palladium, platinum, etc. At least one compound may be present.
  • titanium oxide is particularly preferable because it has an excellent photocatalytic reaction.
  • Contaminants retained in the photocatalyst layer are washed away from the photocatalyst layer by rain during rainfall or artificial watering, and the photocatalyst layer is again in a state where photocatalysis is more active. Therefore, by simply providing a photocatalytic layer on the surface of the existing drainage pavement, there is no problem in terms of space and aesthetics, and the surface of the road becomes more polluted before it is diffused. Is purified.
  • the titanium dioxide layer 20 receives sunlight during the day, the titanium dioxide undergoes a photocatalytic reaction. Therefore, among the pollutants in the polluted air, for example, nitrogen oxides such as nitric oxide and nitrogen dioxide are finally converted to nitric acid by the photocatalytic reaction, and are retained on the titanium dioxide layer 20 as nitric acid. Contaminated air is purified.
  • pollutants in the polluted air for example, nitrogen oxides such as nitric oxide and nitrogen dioxide are finally converted to nitric acid by the photocatalytic reaction, and are retained on the titanium dioxide layer 20 as nitric acid. Contaminated air is purified.
  • 4 2 is an elevated road
  • 4 4 is a driveway
  • 4 6 is a median strip
  • 4 8 is a side wall
  • 50 is a pillar
  • the entire surface of the roadway 44 is covered with a titanium dioxide layer 20, and the composition of the titanium dioxide layer is as described above.
  • countless small-grain aggregates 1802 protrude from the entire surface of the concrete layer 1804, and the small-grain aggregate 1802 has a maximum particle size of 4 to 8 mm. This means that countless irregularities are formed on the surface of the surface layer 18.
  • the median strip 46 is provided at the center in the width direction of the elevated road 42 and extends together with the roadway 44.
  • the median strip 46 is configured as a planting area.
  • water supply pipes 32 are installed extending on both sides thereof, and the water supply pipes 3 are provided.
  • Sprinkling nozzles 34 are attached to a number of locations spaced apart in the longitudinal direction of 2.
  • Water is supplied to the water supply pipe 32 by electric power obtained from the solar cell panel 36 attached to the side wall 48. That is, the pump is driven by the electric power obtained from the solar cell panel 36, and the water is supplied to the water supply pipe 32 by the drive of the pump, and as shown in FIG. It is configured so that water is sprinkled from 4 to road 4 4.
  • Sprinkling by the water supply pipe 32 and the sprinkling nozzle 34 is for washing out contaminants retained on the titanium dioxide layer 20 as described later.For example, once a day for 5 minutes Water is sprinkled on a regular basis.
  • the purification of contaminated air by the photocatalytic layer such as the titanium dioxide layer can be effectively performed.
  • the surface of the surface layer 18 is formed with countless irregularities made of countless small-grain aggregates 1802.
  • a photocatalyst layer such as a titanium dioxide layer remains in the concave portion between the small-grain aggregates 1802, which is advantageous in reducing abrasion of the photocatalyst layer such as the titanium dioxide layer.
  • contaminants such as nitric acid retained in the photocatalyst layer such as the titanium dioxide layer are washed out and removed by rain during rainfall or by regular watering from the water supply pipe 32 and watering nozzle 34.
  • the present invention is applied to an elevated road which is a dedicated road for vehicles.
  • the road to which the present invention is applied is not limited to only roads, and all roads including sidewalks and roads are included.
  • roads and the form of watering means can be changed as appropriate according to the road environment to which the road is applied.

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Description

明 細 書 空気浄化機能を備えた道路及びその道路上での汚染空気の浄化方法 技術分野
本発明は、 空気浄化機能を備えた道路及びその道路上での汚染空気の浄化方法 に関する。
背景技術
車から排出される排気ガスは、 窒素酸化物 （N O x) 等の汚染物質を多量に含 んでおり、 大気を汚染している。
地球環境の保護が叫ばれている今日、 このような汚染空気はなるべく浄化され るべきである。
従来、 触媒式の空気浄化装置は知られている。
発明の開示
しかしながら、 空気汚染が激しい箇所に、 上述した触媒式の空気浄化装置を単 に設置するのでは、 スペース的にも美観的にも問題が生じ、 実現することが難し い。
一方、 人が通行する道路や車が走行する車道など、 道路が占める表面積は極め て大きく、 この道路の表面を利用して汚染空気を浄化できれば理想的である。 特 に、 車は車道を走行するので、 汚染空気の拡散を防止する点からも汚染空気を車 道上で浄化できればより好ましい。
近年、 常温の下でも光を受けることで光触媒反応を起こす二酸化チタン
(T i 0 2 ) などの光触媒が注目されている。 この光触媒によれば、 光を受ける ことで光触媒反応を起こし、 窒素酸化物等の汚染物質が光触媒反応により変化さ れて保持され、 この保持された物質は、 水洗いにより除去されることが知られて いる。
本発明は上述の道路及び二酸化チタンなどの光触媒に着目して案出されたもの であって、 本発明の目的は、 場所を取らず、 美観を損なうことなく汚染空気を浄 化できる道路及びその道路上での汚染空気の浄化方法を提供することにある。 前記目的を達成するため本発明の空気浄化機能を備えた道路は、 二酸化チタン などの光触媒と、 この光触媒を保持する保持材を含む光触媒層が、 固定材により 道路の表面に固定され、 前記道路の表面の少なくとも一部、 好ましくはその全部 が光触媒層により覆われていることを特徴とする。 保持材と固定材とは同一の材 料から構成されてよい。
好ましくは前記道路には排水性舗装が施され、 また、 前記光触媒層が透水性を 有し、 前記排水性舗装の上に設けられている。 排水性舗装は特に限定されず、 た とえば後述する舗装が含まれる。
本発明の一態様において、 前記光触媒層は、 光触媒と、 セメントと、 充填材と、 水とを含み、 前記保持材と固定材は前記セメントである。
また、 他の態様において、 前記光触媒層は、 光触媒と無機系塗料を含み、 前記 保持材と固定材は前記塗料である。
さらに他の態様において、 前記光触媒層は、 光触媒とフッ素樹脂を含むシート であり、 前記保持材と固定材はフッ素樹脂である。
さらに、 前記目的を達成するため本発明の道路上での汚染空気の浄化方法は、 二酸化チタンなどの光触媒と、 この光触媒を保持する保持材を含む光触媒層を、 固定材により道路の表面の少なくとも一部、 好ましくはその全部に固定して道路 の表面を光触媒層で覆い、 前記光触媒の光触媒反応により車の排気ガス中の汚染 物質を浄化し、 前記光触媒層で覆われた道路の表面に散水し、 光触媒層上に保持 された汚染物質に由来する物質を水により洗い落とすようにしたことを特徴とす る。
好ましくは、 前記道路には排水性舗装が施され、 前記光触媒層は透水性を有し、 前記排水性舗装の上に設けられている。
散水は汚染の程度に応じて定期的に行なわれることが好ましい。
本発明の一態様において、 前記光触媒層は、 光触媒と、 セメントと、 充填材と、 水を含む混合物を道路の表面に吹き付けることによって形成され、 ここで前記保 持材と固定材は前記セメントである。
また、 他の態様において前記光触媒層は、 光触媒と無機系塗料とを含む混合物 を道路の表面に吹き付け、 または、 塗布して形成される。 ここで前記保持材と固 定材は前記塗料である。
また、 本発明は、 前記道路が車専用道路であり、 前記散水は、 道路の幅方向の 中央部から道路の幅方向の両外側に向けて行われることが好ましい。
本発明では、 日中、 光触媒層が太陽光を受けると、 光触媒が光触媒反応を起こ し、 光触媒反応により汚染空気が浄化される。
光触媒とは、 そのバンドギヤップ以上のエネルギーを持つ波長の光を照射する と光触媒反応を発現する物質であり、 具体的には、 二酸化チタン、 酸化亜鉛、 酸 化タングステン、 酸化鉄、 チタン酸ストロンチウム、 酸化ビスマス、 硫化モリブ デン、 硫化力ドミゥムなどの金属化合物半導体の一種または二種以上を組み合わ せて用いることができる。 また、 金属化合物半導体の粒子表面おょぴ Zまたは粒 子内部に、 銅、 銀、 金、 ランタン、 セリウム、 亜鉛、 バナジウム、 鉄、 コバルト、 ニッケル、 ルテニウム、 ロジウム、 パラジウム、 白金などの金属や金属化合物の 少なくとも一種を存在させてもよい。 本発明では、 優れた光触媒反応を有するに 酸化チタンが特に好ましい。
二酸化チタンには、 二酸化チタンのほか、 含水酸化チタン、 水和酸化チタン、 メタチタン酸、 オルトチタン酸、 水酸化チタンと呼ばれているものが含まれる。 また、 二酸化チタンの粒子表面および Zまたは粒子内部に、 銅、 銀、 金、 ランタ ン、 セリウム、 亜鉛、 バナジウム、 鉄、 コバルト、 ニッケル、 ルテニウム、 ロジ ゥム、 パラジウム、 白金などの金属や金属化合物の少なくとも一種を存在させた ものも含み、 金属や金属化合物の少なくとも一種を存在させたものは、 より優れ た光触媒反応を有するため好ましい。 特に、 二酸化チタンの粒子表面および/ま たは粒子内部に、 金、 ランタン、 鉄、 ルテニウム、 ロジウム、 パラジウム、 白金 の金属や金属化合物を存在させるのが好ましい。
空気を汚染する汚染物質としては、 車から排出される排気ガス中に含まれる窒 素酸化物 （N O x) 、 硫黄酸化物 （S O x) や硫化水素などの硫黄化合物、 一酸 化炭素、 炭化水素 （H C ) などのほか、 工場、 畜産場、 ごみ焼却場、 廃棄物場な どから排出される大気汚染物質、 悪臭物質が挙げられる。 窒素酸化物 （N O x) 、 硫黄酸化物 （S O x) は硝酸、 硫酸に形態を変え光触媒層に保持され、 一酸化炭 素は二酸化炭素になって低害化され、 その他の多くの汚染物質は光触媒反応によ り分角军される。
光触媒層で保持された汚染物質は、 降雨時の雨や人工的な散水により光触媒層 から洗い流され、 光触媒層は再び光触媒反応がより活発になされる状態となる。 したがって、 既設の排水性舗装の表面に単に光触媒層を設けることで、 スぺ一 ス的にも美観的にも問題を生じることなく、 汚染空気が拡散される前に道路の表 面により汚染空気が浄化される。
しかも、 道路の表面は元々広大な表面積を有し、 排水性舗装の表面には無数の 微細な凹凸が形成されているので、 光触媒層の表面積が飛躍的に増大し、 光触媒 層による汚染空気の浄化が効果的になされる。
そして、 車の走行により光触媒層が摩耗してきても、 排水性舗装の表面には無 数の微細な凹凸が形成されているので、 これらの凹部に光触媒層が残存し、 光触 媒層の摩耗を低減する上でも有利となる。
図面の簡単な説明
図 1は空気浄化機能を備えた道路の要部断面図である。
図 2は高架道路の半部断面図である。
図 3は高架道路の平面図である。
発明を実施するための最良の形態
次に本発明の実施の形態について説明する。
図 1は空気浄化機能を備えた道路の要部断面図を示す。
実施の形態に係る空気浄化機能を備えた道路 1 2は、 表面が二酸化チタン層 2 0により覆われている。
道路 1 2は排水性舗装が施された道路であり、 騒音低減効果を有している。 す なわち、 路盤 1 4の上に基層 1 6が設けられ、 基層 1 6の上に表層 1 8が設けら れ、 表層 1 8は透水性を有し、 降雨時に、 雨水が表層 1 8を通過し基層 1 6の上 に沿って流れ、 排出されるように構成されている。
表層 1 8は、 無数の小粒径骨材 1 8 0 2がコンクリート層 1 8 0 4の表面全域 から突出しており、 小粒径骨材 1 8 0 2の粒径は最大で 4〜 8 mm程度であり、 これにより表層 1 8の表面には無数の凹凸が形成されていることになる。
前記二酸化チタン層 2 0は、 二酸化チタン （T i Q 2 ) と、 この二酸化チタン を保持する保持材からなり、 固定材を介して表層 1 8の表面に設けられている。 二酸化チタン層 2 0は、 本実施の形態は、 二酸化チタンと、 セメントと、 充填 材と、 水とを混合した混合物を前記表層 1 8の表面全域に薄く吹き付けることに より形成され、 したがって、 セメントが保持材と固定材に相当しており、 二酸化 チタン層 2 0は透水性を有している。
充填材は、 容積を増すために用いられるもので、 実施例では砂が用いられてい る。 充填材としては、 砂の他に、 ガラス粒子やセラミックス粒子等を用いること ができる。
二酸化チタンと、 セメントと、 充填材との混合比は、 適宜設定されるが、 例え ば、 重量比で 1 ： 3 ： 2とすることができる。
このような混合物を表層 1 8の表面に薄く吹き付けることで、 表層 1 8の表面 は、 無数の小粒径骨材 1 8 0 2から形成され無数の凹凸に追従した凹凸に形成さ れ、 更に、 この凹凸には前記混合物の吹き付け跡からなる無数の凹凸が加えられ ることになる。
なお、 混合物の中に活性炭等の吸着剤を混入させ、 汚染物質の吸着作用を高め る等、 任意である。 また、 光触媒として二酸化チタン以外の光触媒を用いてもよ レ、。
このような構成からなる道路 1 2は、 日中、 二酸化チタン層 2 0が太陽光を受 けると、 二酸化チタンが光触媒反応を起こす。 従って、 汚染空気の汚染物質のう ち、 例えば、 一酸化窒素や二酸化窒素等の窒素酸化物が光触媒反応により最終的 に硝酸に変化し、 硝酸として二酸化チタン層 2 0上で保持され、 これにより汚染 空気が浄化される。
また、 二酸化チタン層 2 0で保持された硝酸等の汚染物質は、 降雨時に雨によ り二酸化チタン層 2 0から洗い流されて除去される。 これにより、 二酸化チタン 層 2 0では再び光触媒反応がより活発になされる状態となる。
次に本発明を車専用道路である高架道路に適用した実施の形態について説明す る。
図 2は高架道路の半部断面図、 図 3は同平面図を示す。
4 2は高架道路、 4 4は車道、 4 6は中央分離帯、 4 8は側壁、 5 0は脚柱を 示し、 車道 4 4の表面全域は二酸化チタン層 2 0により覆われており、 その二酸 化チタン層の組成は前記したとおりである。
車道 4 4は排水性舗装が施されており、 騒音低域効果を有している。 すなわち、 図 1に示すように、 路盤 1 4の上に基層 1 6が設けられ、 基層 1 6の上に表層 1 8が設けられ、 表層 1 8は透水性を有し、 降雨時に、 雨水が表層 1 8を通過し基 層 1 6の上に沿って車道 4 4の幅方向外側へ流れ、 水孔 4 4 0 2および排水管 4 4 0 4を介して高架道路 4 2外へ排出されるように構成されている。
表層 1 8は、 無数の小粒径骨材 1 8 0 2がコンクリート層 1 8 0 4の表面全域 から突出しており、 小粒径骨材 1 8 0 2の粒径は最大で 4〜 8 mm程度であり、 これにより表層 1 8の表面には無数の凹凸が形成されていることになる。
中央分離帯 4 6は高架道路 4 2の幅方向中央に設けられ、 車道 4 4と共に延在 している。 中央分離帯 4 6は、 本実施の形態では植栽域として構成されており、 中央分離帯 4 6の内部でその両側には水供給パイプ 3 2が延在して設置され、 水 供給パイプ 3 2の長手方向に間隔をおいた多数箇所には散水ノズル 3 4が取着さ れている。
前記水供給パイプ 3 2には、 側壁 4 8に取着された太陽電池パネル 3 6で得ら れる電力により水が供給される。 すなわち、 太陽電池パネル 3 6で得られる電力 によりポンプが駆動され、 ポンプの駆動により水が水供給パイプ 3 2に供給され、 図 3に示すように、 中央分離帯 4 6の両側の散水ノズル 3 4から車道 4 4に向け て水が散水されるように構成されている。
なお、 水供給パイプ 3 2や散水ノズル 3 4による散水は、 後述するように二酸 化チタン層 2 0上に保持された汚染物質を洗い流すためのものであり、 例えば、 1 日 1回 5分程度定期的に散水される。
このような構成からなる高架道路 4 2は、 日中、 二酸化チタン層 2 0が太陽光 を受けると、 二酸化チタンが光触媒反応を起こし、 従って、 汚染空気の汚染物質 のうち、 例えば、 一酸化窒素や二酸化窒素等の窒素酸化物が光触媒反応により最 終的に硝酸に変化し、 硝酸として二酸化チタン層 2 0上で保持され、 これにより 汚染空気が浄化される。
また、 二酸化チタン層 2 0で保持された硝酸等の汚染物質は、 水供給パイプ 3 2、 散水ノズル 3 4からの定期的な散水により二酸化チタン層 2 0から洗い流さ れて除去される。 これにより、 二酸化チタン層 2 0では常に光触媒反応がより活 発になされる状態に維持される。 なお、 汚染物質の二酸化チタン層 2 0からの除 去は、 降雨時の雨によっても無論除去される。
本実施の形態によれば、 既設の排水性舗装の表面に、 単に二酸化チタンなどの 光触媒が混合された混合物を吹き付けることで、 スペース的にも美観的にも問題 を生じることなく、 また、 排水性機能や騒音低減機能を損なうことなく、 汚染空 気が拡散される前に道路の表面により汚染空気が浄化される。
そして、 道路 1 2の表面、 特に、 高架道路 4 2の表面は元々広大な表面積を有 するので、 二酸化チタン層などの光触媒層による汚染空気の浄化が効果的になさ れる。
また、 本実施の形態では、 小粒径骨材 1 8 0 2からなる無数の凹凸が形成され た表層 1 8の表面に、 二酸化チタンなどの光触媒を含む混合物を吹きつけるため 二酸化チタン層などの光触媒層も凹凸に形成され、 更に、 この凹凸に混合物の吹 き付け跡からなる無数の凹凸が加えられることから、 大気と接触する二酸化チタ ン層などの光触媒層の面積が大幅に拡大され、 二酸化チタン層などの光触媒層に よる汚染空気の浄化がより効果的になされる。
さらに、 車の走行により二酸化チタン層などの光触媒層が摩耗してきても、 表 層 1 8の表面は無数の小粒径骨材 1 8 0 2からなる無数の凹凸が形成されている ので、 これら小粒径骨材 1 8 0 2の間の凹部に二酸化チタン層などの光触媒層が 残存し、 二酸化チタン層などの光触媒層の摩耗を低減する上でも有利となる。 また、 二酸化チタン層などの光触媒層で保持された硝酸等の汚染物質は、 降雨 時の雨または水供給パイプ 3 2、 散水ノズル 3 4からの定期的な散水により洗い 流され除去されるので、 二酸化チタン層などの光触媒層では常に光触媒反応がよ り活発になされる状態に維持され、 汚染空気の浄化がより効果的になされる。 なお、 二酸化チタンなどの光触媒を含む光触媒層を道路の表面に形成する方法 は任意である。
例えば、 二酸化チタンなどの光触媒を無機系塗料に混合し、 この混合された液 を道路の表面に吹き付けたり、 あるいは、 塗布したりすることで構成するように してもよく、 この場合には、 塗料が前記保持材と固定材に相当することになる。 また、 二酸化チタンなどの光触媒を繊維状のフッ素樹脂に混合してシ一ト状に 圧延し、 このシート状に圧延されたものを道路に圧着するようにしてもよく、 こ の場合には、 フッ素樹脂が前記保持材と固定材に相当することになる。
また、 実施の形態では、 本発明を車専用道路である高架道路に適用した場合に 付いて説明したが、 本発明が適用される道路は車道のみに限定されず、 歩道や通 路を含む全ての道路が対象となり、 適用される道路の環境に応じて散水手段の形 態も適宜変えられる。
産業上の利用可能性
本発明によれば、 道路の表面の少なくとも一部を二酸化チタンなどの光触媒を 含む光触媒層で覆うことによって、 前記光触媒の光触媒反応により車の排気ガス 中の汚染物質を浄化する。 光触媒層上に保持された汚染物質に由来する物質は降 雨時の雨または人工的な散水により洗い落とされる。
本発明によれば、 場所を取らず、 美観を損なうことなく道路上において汚染空 気を净化することが可能となる。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 光触媒と、 この光触媒を保持する保持材を含む光触媒層が、 固定材により 道路の表面に固定され、 前記道路の表面の少なくとも一部が前記光触媒層により 覆われている、
空気浄化機能を備えた道路。 '
2. 前記道路には排水性舗装が施され、 前記光触媒層は透水性を有し、 前記排 水性舗装の上に設けられている請求項 1記載の空気浄化機能を備えた道路。
3. 前記光触媒層は、 光触媒と、 セメントと、 充填材と、 水とを含み、 前記保 持材と固定材は前記セメントである請求項 1または 2記載の空気浄化機能を備え た道路。
4. 前記光触媒層は、 光触媒と、 無機系塗料を含み、 前記保持材と固定材は前 記塗料である請求項 1または 2記載の空気浄化機能を備えた道路。
5. 前記光触媒層は、 光触媒とフッ素樹脂を含むシートであり、 前記保持材と 固定材は前記フッ素樹脂である請求項 1または 2記載の空気浄化機能を備えた道 路。
6. 前記光触媒または光触媒層が二酸化チタンを含むものである請求項 1乃至 5の何れか 1項記載の空気浄化機能を備えた道路。
7. 光触媒と、 この光触媒を保持する保持材を含む光触媒層を、 固定材により 道路の表面の少なくとも一部に固定して道路の表面を前記光触媒層で覆い、 前記光触媒の光触媒反応により車の排気ガス中の汚染物質を浄化し、 前記光触媒層で覆われた道路の表面に散水し、 光触媒層上に保持された汚染物 質に由来する物質を水により洗い落とす、
道路上での汚染空気の浄化方法。
8. 前記道路には排水性舗装が施され、 前記光触媒層は透水性を有し、 前記排 水性舗装の上に設けられている請求項 7記載の道路上での汚染空気の浄化方法。
9. 前記散水は定期的に行なわれる請求項 7または 8記載の道路上での汚染空 気の浄化方法。
10. 前記光触媒層は、 光触媒と、 セメントと、 充填材と、 水を含む混合物を道 路の表面に吹き付けることによつて形成され、 前記保持材と固定材は前記セメン トである請求項 7乃至 9の何れか 1項記載の道路上での汚染空気の浄化方法。
11. 前記光触媒層は、 光触媒と無機系塗料を含む混合物を道路の表面に吹き付 け、 または、 塗布して形成され、 前記保持材と固定材は前記塗料である請求項 7 乃至 9の何れか 1項記載の道路上での汚染空気の浄化方法。
12. 前記道路は車専用道路であり、 前記散水は、 道路の幅方向の中央部から道 路の幅方向の両外側に向けて行われる請求項 7乃至 1 1の何れか 1項記載の道路 上での汚染空気の浄化方法。
13. 前記光触媒または光触媒層が二酸化チタンを含むものである請求項 7乃至 1 2の何れか 1項記載の道路上での汚染空気の浄化方法。
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