JP3756646B2

JP3756646B2 - 防音壁

Info

Publication number: JP3756646B2
Application number: JP31164797A
Authority: JP
Inventors: 純雄国枝; 正人遠藤
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1996-11-27
Filing date: 1997-11-13
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2017-11-13
Also published as: JPH10212771A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の騒音を防止するとともに、自動車の排気ガスによる空気汚染を抑制するために利用される防音壁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車専用道路や自動車の通行量の多い道路には、自動車の騒音を防止するための防音壁が設置されている。この防音壁には、ガラスウール等の繊維質の吸音材料のほか、耐候性、耐久性に優れたセラミック多孔質の吸音材料も広く用いられている。
【０００３】
一方、自動車からの排気ガス中には窒素酸化物（NO_ｘ）や硫黄酸化物（SO_ｘ）等の汚染物質が含まれており、通産省工業技術院資源環境総合研究所では特開平6-315614号公報に示されるように、酸化チタン光触媒をフッ素系樹脂シートやセメントの表面に固定化し、道路付近のビルの壁面に取り付けて排気ガスにより汚染された空気を浄化する研究を行っている。この酸化チタン光触媒は太陽光線中の300 〜400nm の波長の近紫外線により活性化され、その強い酸化力により空気浄化、水浄化、抗菌等の効果を発揮するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記した従来技術には、次のような問題があった。
[1] 酸化チタン光触媒はフッ素系樹脂シートやセメントの表面に固定化されているため、排気ガスとの接触効率が低い。
[2] 酸化チタン光触媒の脱落による劣化が進行し易く、耐久性に乏しい。
[3] 窒素酸化物や硫黄酸化物は酸化チタン光触媒により酸化されて硫酸イオンや硝酸イオンとなり、セメントなどの基材を浸食する。
[4] 酸化チタン光触媒の設置位置が排気ガスの発生源から離れているため、排気ガスとの接触効率が低い。
本発明は上記した従来の問題点を解決し、排気ガスとの接触効率が高く、耐久性に優れ、しかも排気ガス浄化効果と防音効果を併せ持った吸音材料及びこれを用いた防音壁を提供するためになされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明の防音壁は、多孔質材の表面に、酸化チタン光触媒をコーティングした吸音材料からなる吸音板を前面に備えた防音パネルで構成される防音壁であって、この防音パネルの内部を負圧にする手段を備え、排気ガスが前記吸音板を通過し防音パネルの内部に吸引されるようにしたことを特徴とするものである。また、本発明は、前記防音壁の上部に空気路を設け、自然の風がこの空気路を通り抜ける際に防音パネルの内部を負圧にすることにより、排気ガスが前記吸音板を通過し防音パネルの内部に吸引されるようにしたものが好ましい。この多孔質材としては粒子又は繊維の集合体からなるものが使用でき、その材質はセラミック質、ガラス質、金属質のいずれかよりなるものが好ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施形態に用いられる第１の吸音材料の断面図であり、１は多孔質材、２はその表面層の部分にコーティングされた酸化チタン光触媒である。この第１の実施形態の多孔質材１は直径が0.1mm 〜３mm程度のセラミック骨材３を釉薬等の無機質結合材により結合した粒子集合体からなるもので、従来から屋外用の吸音材料として用いられてきたものと同じでよい。
【０００７】
酸化チタン光触媒２は、微細な粒径の酸化チタン粒子を適宜の結合材と混練し、多孔質材１のセラミック骨材３の表面を包み込むようにコーティングしたものである。コーティングの方法としては、多孔質材１の製造工程においてセラミック骨材３の表面に酸化チタン粒子を同時焼成し、焼き付けコーティングする方法や、焼成済みの多孔質材１の表面に酸化チタン粒子を焼き付けコーティングする方法や接着剤により固着させる方法等を取ることができる。酸化チタン光触媒２は多孔質材１の表面のみにコーティングしてもよいが、セラミック骨材３、３間の空隙においても触媒反応を進行させることができるように、表面からある程度の深さまでコーティングすることが好ましい。もっとも光線が到達しない内部にまで酸化チタン光触媒２をコーティングすることは意味がなく、表面からほぼ１〜10mm程度の深さまでコーティングすればよい。
【０００８】
このように構成された吸音材料は、従来のセラミック多孔質材と同様の吸音性能を発揮するのみならず、太陽光線中の300 〜400nm の波長の近紫外線の存在下で自動車の排気ガスと接触すると、窒素酸化物や硫黄酸化物を酸化して硝酸イオンや硫酸イオンに変化させる。特に本発明の吸音材料は、空隙率の大きい多孔質材１の表面に酸化チタン光触媒２をコーティングしたため、酸化チタン光触媒２と排気ガスとの接触表面積が大きくなるうえ、セラミック骨材３の凹凸による乱流効果によって排気ガスとの接触効率も高まり、優れた浄化効果を発揮する。しかも酸化チタン光触媒２がセラミック質の多孔質材１と強固に接着されているため、従来品のように剥離・脱落するおそれもないものである。さらにこの吸音材料は耐薬品性に優れたセラミック質の多孔質材１の表面に酸化チタン光触媒２をコーティングしたものであるから、窒素酸化物や硫黄酸化物を酸化した結果生じる硝酸や硫酸による劣化のおそれもない。
【０００９】
図２は本発明の実施形態に用いられる第２の吸音材料の断面図であり、１ａは繊維質の多孔質材、２はその表面にコーティングされた酸化チタン光触媒である。第２の多孔質材１ａとして耐蝕性に優れたアルミニウム繊維の集合体が用いられている。このアルミニウム繊維は例えば直径が５〜200 μm のものであってそれ単独で用いてもよいが、繊維集合体の外表面をアルミニウムやステンレスのパンチングメタルやエキスパンドメタルで挟むか、圧縮成形して用いてもよい。
【００１０】
この第２の吸音材料も、第１の吸音材料と同様の作用効果を発揮するものであり、従来の繊維質の吸音材料と変わらない吸音性能を持ち、また太陽光線中の300 〜400nm の波長の近紫外線の存在下で自動車の排気ガスと接触すると、繊維質の多孔質材１ａの表面にコーティングされた酸化チタン光触媒２が窒素酸化物や硫黄酸化物を酸化して、硝酸イオンや硫酸イオンに変化させることができる。なお、繊維質の多孔質材１ａとしてはアルミニウム繊維のような耐食性に優れた金属繊維の他に、ガラス繊維やセラミック繊維を用いることもできる。
【００１１】
上記に示した吸音材料は、図３に示すような防音パネル４とされ、さらに多数の防音パネル４をＨ型鋼からなる支柱間に嵌めて防音壁が構成される。防音パネル４は図４に断面構造を示したように、鋼板製のボックス５の前面に前記の吸音材料からなる吸音板６を取付けたものである。吸音板６の厚さは一般に１〜50mm程度であり、その背後に50〜100mm 程度の空気層７を形成することが好ましい。このような構成を取ることにより、本発明の防音壁は従来と同様の防音機能を発揮するとともに、さらに、図４に示すように、防音パネルの内部を負圧にする手段を備え、排気ガスが前記吸音板を通過し防音パネルの内部に吸引されるようにしたので、優れた排気ガス浄化機能をも発揮することができる。以下に本発明の実施例を示す。
【００１２】
【実施例】
（実施例１）
粒径が0.1mm 〜3mm のセラミック骨材３を釉薬により結合したセラミック質の多孔質材１の表面に、酸化チタン光触媒２をコーティングして本発明の吸音材料を製造した。フッ素系樹脂シートの表面に酸化チタン光触媒２をコーティングした従来品とこの吸音材料とを図５に示した反応器８の内部にセットし、窒素酸化物の除去率を測定した。測定は常温、常圧下で行われ、反応ガス組成はNO＝5ppm、O_２＝21％、N_２＝バランスガス、反応ガス流量は500mL/min とした。また紫外線(320〜400nm)強度は昼間の太陽光と同程度の1000μW/cm^２とした。測定結果を表１に示した。このデータから明らかなように、本発明に用いられる吸音材料は従来品に比較して優れた窒素酸化物の除去性能を持つものである。
【００１３】
【表１】

【００１４】
またJIS に規定される方法により、本発明の吸音材料の垂直入射吸音率を測定した結果を図６に示す。この図に示されたように、酸化チタン光触媒２をコーティングしたことによる吸音率の変化はほとんどない。
【００１５】
前記したように本発明に用いられる吸音材料は優れた排気ガス浄化機能を有するため、従来と同様に高速道路の高さ５ｍの両側の防音壁に用いれば、自動車走行による風や空気の流れによって排気ガスが酸化チタン光触媒２と接触し、窒素酸化物や硫黄酸化物を10％程度除去することができる。さらに吸音板６の背面を負圧にする手段を設け、排気ガスを防音パネル４の内部に吸引して吸音板４を強制的に透過させるよう構成しているから、窒素酸化物や硫黄酸化物の除去率をさらに向上させることができる。
【００１６】
このためには例えば図４に示すように、防音パネル４に通気口９を設けておき、図７に示すように多段に積まれた防音パネル４の内部を連通させ、上部からファン10で吸引する構造とすることができる。これにより排気ガスは多孔質の吸音板６を通過して防音パネル４の内部に吸引されることとなり、酸化チタン光触媒２との接触機会が格段に増加する。このため単に防音パネル４の表面に沿って排気ガスが流れるだけの場合に比較して、浄化効率を向上させることができる。
【００１７】
上記のファン10は通常の電力により駆動してもよいが、太陽電池と組み合わせた電動ファンを用いれば、太陽エネルギーを利用して経済的に排気ガスの浄化を図ることができる。この場合、夜間には太陽電池の出力が低下してファン10が停止することとなるが、太陽光線のない場合には酸化チタン光触媒２の触媒作用も停止するため、ファン10が停止しても支障はない。
【００１８】
さらに図８、図９に示すように防音壁の上部に空気路11を取付け、自然の風が空気路11を通り抜ける際に防音パネル４の内部を負圧にすることにより吸引効果を発揮させることもできる。この構造の防音壁も太陽電池を用いたものと同様に電力を必要とせず、浄化効率を高めることができる利点がある。なお、空気路11を風向に応じて回転する構造としたり、空気路11の内部に絞りを加えて吸引効果を増せば、より好ましい結果が得られる。
【００１９】
酸化チタン光触媒２は排ガス中の窒素酸化物や硫黄酸化物を酸化し、硝酸イオン、硫酸イオンに変化するが、両者が雨等の水分に溶け、硝酸、硫酸が生じても多孔質材１をセラミック質やガラス質としておけば、酸による劣化は生じない。また、定期的降雨により硝酸、硫酸は洗浄されるが前述の太陽電池等を利用した水洗装置を取り付けてもよい。
【００２０】
（実施例２）
直径が５〜200 μm のアルミニウム繊維集合体の表面に、酸化チタン光触媒２をコーティングして吸音材料を製造した。この吸音材料を第１の実施例と同様に図５に示した反応器８の内部にセットし、窒素酸化物の除去率を測定した。その結果、この吸音材料の窒素酸化物除去性能は98％に達し、従来品に比較して優れた効果を持つことが確認された。
【００２１】
【発明の効果】
以上に述べた本発明の効果を要約すると、次の通りである。
[1] 酸化チタン光触媒を多孔質材の表面にコーティングしたので、従来の酸化チタン光触媒を平板表面に固定化したものと比較して排気ガスとの接触効率が高く、優れた浄化効率を得ることができる。
[2] 酸化チタン光触媒が脱落しにくく、特にセラミック質、ガラス質の多孔質材を用いたものは、窒素酸化物や硫黄酸化物が酸化された硝酸や硫酸による浸食もないため、耐久性に優れる。
[3] 酸化チタン光触媒を排気ガスの発生源の至近位置に配置できるため、排気ガスとの接触効率が高い。
[4] 特に吸音板の背面を負圧にする手段を設け排気ガスが吸音板を強制的に透過させるので、窒素酸化物や硫黄酸化物の除去率をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の吸音材料の断面図である。
【図２】第２の実施形態の吸音材料の断面図である。
【図３】本発明の吸音材料を用いた防音パネルの斜視図である。
【図４】防音パネルの断面図である。
【図５】窒素酸化物の除去率の測定装置を示すブロック図である。
【図６】垂直入射吸音率を示すグラフである。
【図７】防音壁の実施例を示す断面図である。
【図８】防音壁の他の実施例を示す断面図である。
【図９】防音壁の他の実施例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１多孔質材、１ａ繊維質の多孔質材、２酸化チタン光触媒、３セラミック骨材、４防音パネル、５ボックス、６吸音板、７空気層、８反応器、９通気口、10 ファン、11 空気路

Claims

多孔質材の表面に、酸化チタン光触媒をコーティングした吸音材料からなる吸音板を前面に備えた防音パネルで構成される防音壁であって、この防音パネルの内部を負圧にする手段を備え、排気ガスが前記吸音板を通過し防音パネルの内部に吸引されるようにしたことを特徴とする防音壁。
前記防音壁の上部に空気路を設け、自然の風がこの空気路を通り抜ける際に防音パネルの内部を負圧にすることにより、排気ガスが前記吸音板を通過し防音パネルの内部に吸引されるようにした請求項１に記載の防音壁。
多孔質材が粒子又は繊維の集合体からなるものである請求項１また２に記載の防音壁。
多孔質材がセラミック質、ガラス質、金属質のいずれかよりなるものである請求項３に記載の防音壁。