(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル内空の空気を浄化する空気浄化システムであって、
トンネル内の路盤下の空間に設置され、前記路盤に設けた集塵口より吸入した前記トンネル内空の空気を、第１の空気取り入れ経路を介して取り入れて、該取り入れた空気より浮遊粒子状物質を除去する第１の集塵機と、
前記第１の集塵機により浮遊粒子状物質が除去された空気を、第２の空気取り入れ経路を介して取り入れ、当該取り入れた空気より浮遊粒子状物質を除去する第２の集塵機と、当該第２の集塵機にて処理された一次処理空気より窒素化合物や一酸化炭素などの有害物質を除去する有害物除去装置と、からなる、前記トンネルの延長方向に設けられた側道トンネル内に設置された空気浄化設備と、
前記有害物質除去装置にて処理された浄化済み空気を前記トンネル内空に戻す空気返送経路と、を備えることを特徴とする空気浄化システム。
【請求項２】
請求項１において、前記第２の集塵機が、前記浄化対象の空気を濾材等で構成された濾過層に通過させて浮遊粒子状物質を捕集する濾過式集塵機であることを特徴とする空気浄化システム。
【請求項３】
請求項１または２において、前記有害物除去装置が、前記一次処理空気が含む窒素酸化物を無害化する脱硝装置を有することを特徴とする空気浄化システム。
【請求項４】
請求項３において、前記脱硝装置が、一酸化窒素を二酸化窒素に変換可能なプラズマ発生装置と二酸化窒素回収体とを備えたことを特徴とする空気浄化システム。
【請求項５】
請求項１〜４において、前記集塵口が、複数、トンネルの延長方向に並ぶように設けられていることを特徴とする空気浄化システム。
【請求項６】
トンネル内空の空気を浄化する空気浄化システムを備えたトンネルであって、
前記空気浄化システムは、
前記トンネル内の路盤下の空間に設置され、前記路盤の側部に設けた集塵口より吸入した前記トンネル内空の空気を、第１の空気取り入れ経路を介して取り入れて、該取り入れた空気より浮遊粒子状物質を除去する第１の集塵機と、
前記第１の集塵機により浮遊粒子物質状が除去された空気を、第２の空気取り入れ経路を介して取り入れ、当該取り入れた空気より浮遊粒子状物質を除去する第２の集塵機と、当該第２の集塵機にて処理された一次処理空気より窒素化合物や一酸化炭素などの有害物質を除去する有害物除去装置と、からなる、前記トンネルの延長方向に設けられた側道トンネル内に設置された空気浄化設備と、
前記有害物質除去装置にて処理された浄化済み空気を前記トンネル内空に戻す空気返送経路と、を備えることを特徴とする、空気浄化システムを備えたトンネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気浄化システム、空気浄化システムを備えたトンネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
道路トンネル内の空気質については、一酸化炭素とＳＰＭ(suspended particulate matter)と呼ばれる浮遊粒子状物質とについての濃度基準が定められている。そこで、道路トンネル内の空気質を基準以上に保つため、ジェットファンによる一酸化炭素の希釈、電気集塵機によるＳＰＭの集塵と必要に応じた換気立坑との併用といった手法が提案されている。他方、その他の各種有害物の濃度基準も定められる動きがある。
【０００３】
こういった空気浄化の従来手法として、汚染空気を土壌層を通過させることで浄化するようにした汚染空気の浄化方法において、前記土壌層を通過させる前に前記汚染空気を、光を受けることで酸化機能を発揮する光触媒が塗布された箇所を通し、前記光触媒の酸化機能により汚染空気中の一酸化窒素を二酸化窒素に変化させるようにした、ことを特徴とする汚染空気の浄化方法（特許文献１参照）などが提案されている。 
また、排ガス中の揮発性有機物質を分解処理する常圧低温プラズマ装置と、前記装置から生じた気体中に残存する揮発性有機物質を活性炭に吸着させる活性炭処理手段とを有することを特徴とする排ガスの処理装置（特許文献２参照）なども提案されている。
【０００４】
また、固形電解質膜の一面に、オゾン発生触媒機能を有する金属を所定の開口率を有する多孔材となした陽極電極を重ね、他面に同じく所定の開口率を有する多孔材となした陰極電極を重ね、上記陽極電極と陰極電極とを覆う陽極側ジャケットと陰極側ジャケットとには夫々水流入口と水流出口とを設け、上記陽極電極と陰極電極とを直流電圧電源に連結し、上記水流入口には水供送管を連結し、陽極側ジャケットの水流出口は、トンネル等の地下空間内の空気が流過する処理槽に設けた噴射ノズルに連結してなるトンネル等の地下空間の空気処理装置（特許文献３参照）なども提案されている。
【特許文献１】特開平１１−２６７４６１号公報
【特許文献２】特開２００１−１４９７５１号公報
【特許文献３】特開平８−２４３３３８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、トンネル等の建設地域が従来より都心部に移行しつつあり、従来通りの空気浄化手法の適用が困難となる時流がある。例えば、住宅密集地の地下を貫くトンネルを想定してみると、住宅への影響を抑制するために大深度地下にトンネルを構築することとなったり、前記換気立坑の坑口を住宅近隣に設けざるを得なくなり、大深度から地上までを結ぶ長大な換気立坑の構築が必要となったり、或いは住民感情の点などから換気立坑の構築自体が難しいものとなる。一方で、このような事態を避けるべく前記換気立坑の坑口を住宅から離すために換気立坑の延伸を行うなどすれば、工事費用や工事期間の増大を招来し、トンネル工事自体のコスト・工期の悪化につながりやすい。
【０００６】
そこで本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、効率的で確実な空気浄化を換気立坑を用いることなく実現する空気浄化システム、空気浄化システムを備えたトンネル提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明の空気浄化システムは、トンネル内空の空気を浄化する空気浄化システムであって、
トンネル内の路盤下の空間に設置され、前記路盤に設けた集塵口より吸入した前記トンネル内空の空気を、第１の空気取り入れ経路を介して取り入れて、該取り入れた空気より浮遊粒子状物質を除去する第１の集塵機と、
前記第１の集塵機により浮遊粒子状物質が除去された空気を、第２の空気取り入れ経路を介して取り入れ、当該取り入れた空気より浮遊粒子状物質を除去する第２の集塵機と、当該第２の集塵機にて処理された一次処理空気より窒素化合物や一酸化炭素などの有害物質を除去する有害物除去装置と、からなる、前記トンネルの延長方向に設けられた側道トンネル内に設置された空気浄化設備と、
前記有害物質除去装置にて処理された浄化済み空気を前記トンネル内空に戻す空気返送経路と、を備えることを特徴とする（第１の発明）。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、前記集塵機が、前記浄化対象の空気を濾材等で構成された濾過層に通過させて浮遊粒子状物質を捕集する濾過式集塵機であることを特徴とする。
【０００９】
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記有害物除去装置が、前記一次処理空気が含む窒素酸化物を無害化する脱硝装置を有することを特徴とする。
【００１０】
第４の発明は、第３の発明において、前記脱硝装置が、一酸化窒素を二酸化窒素に変換可能なプラズマ発生装置と二酸化窒素回収体とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
第５の発明は、第１〜第４のいずれかの発明において、前記集塵口が、複数、トンネルの延長方向に並ぶように設けられていることを特徴とする。
【００１２】
第６の発明は、トンネル内空の空気を浄化する空気浄化システムを備えたトンネルであって、
前記空気浄化システムは、
前記トンネル内の路盤下の空間に設置され、前記路盤の側部に設けた集塵口より吸入した前記トンネル内空の空気を、第１の空気取り入れ経路を介して取り入れて、該取り入れた空気より浮遊粒子状物質を除去する第１の集塵機と、
前記第１の集塵機により浮遊粒子状物質が除去された空気を、第２の空気取り入れ経路を介して取り入れ、当該取り入れた空気より浮遊粒子状物質を除去する第２の集塵機と、当該第２の集塵機にて処理された一次処理空気より窒素化合物や一酸化炭素などの有害物質を除去する有害物除去装置と、からなる、前記トンネルの延長方向に設けられた側道トンネル内に設置された空気浄化設備と、
前記有害物質除去装置にて処理された浄化済み空気を前記トンネル内空に戻す空気返送経路と、を備える、空気浄化システムを備えたトンネルにかかる。
【００１３】
その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明の実施の形態の欄、及び図面により明らかにされる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、従来必要とされていた換気立坑の設置数を低減したり、或いは換気立坑の構築自体を不要とするため、例えば都心部の住宅密集地々下を大深度で貫くトンネルであっても、長大な換気立坑の構築や坑口の配置にあたっての工数やコストを低減し、或いは当初より想定することがなくなる。したがって、トンネル工事自体を従来より容易なものとし、本工事の費用や工事期間を従来より低減することが可能となる。 
したがって、効率的で確実な空気浄化を換気立坑を用いることなく実現する空気浄化システム、空気浄化システムを備えたトンネルを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に本発明の参考例及び実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の参考例における空気浄化システムの無立坑トンネルへの適用形態を示す説明図であり、図２は本参考例における空気浄化システムの詳細を示す図である。本参考例における空気浄化システム１００は、例えば、住宅密集地１０の地下１５を貫く大深度地下トンネルに備わる状況を想定する。
【００１６】
この大深度地下トンネルは無立坑のトンネル２００であり、道路トンネル内の空気質について定められている、一酸化炭素およびＳＰＭ(suspended particulate matter)と呼ばれる 浮遊粒子状物質の濃度基準をクリアするための換気立坑を伴わないトンネルである。なお、このような無立坑のトンネル２００以外にも、例えば、交通量が多い地上道路、駐車場（地下、地上、半地下）、といった空気流通または空気質が良好とは言えないいずれの対象であっても、本発明の空気浄化システムの適用は可能である。また、従来必要とされている換気立坑の設置数を、本発明の空気浄化システムを適用することにより低減する状況も想定できる。
【００１７】
こうした状況を想定した前記空気浄化システム１００は、トンネル壁体２０１の外周２０２において、トンネル内空２０３の延長方向に平行して設けた側道トンネル２０４内に空気浄化システム１００を設置される。
【００１８】
また、前記空気浄化システム１００は、浄化対象の空気をトンネル２００における前記トンネル内空２０３（所定空間）より取り入れる空気取入れ経路１０１と、当該空気取入れ経路１０１から導いた浄化対象の空気より浮遊粒子状物質を除去する集塵機１０２と、当該集塵機１０２にて処理された一次処理空気より窒素化合物や一酸化炭素などの有害物質を除去する有害物除去装置１０３と、当該有害物質除去装置１０３にて処理された浄化済み空気を前記トンネル内空２０３（所定空間）に戻す空気返送経路１０４と、を備えるものである。
【００１９】
こうした状況を想定した前記空気浄化システム１００は、トンネル壁体２０１の外周２０２において、トンネル内空２０３の延長方向に平行して設けた側道トンネル２０４内に設置される。
【００２０】
次に、空気浄化システム１００に備わる、前記集塵機１０２について説明する。本実施形態における集塵機１０２は、従来から一般に用いられてきた電気式集塵機ではなく、前記浄化対象の空気を濾材等で構成された濾過層に通過させて浮遊粒子状物質を捕集する濾過式集塵機であることとできる。なお、前記濾材としては、例えばプラスティック樹脂焼結体（例：シンターラメラーフィルタ（登録商標））を採用すれば、濾過式集塵機のコンパクト化を図ることが可能となり好適である。
【００２１】
ＳＰＭ(suspended particulate matter)と呼称される 前記浮遊粒子状物質は、例えば自動車排気ガス等に含まれるものであり、トンネル内などの半閉鎖空間等においては特に滞留しやすい。そこで、トンネル内の空気、つまり浄化対象の空気を、前記濾過式集塵機における、特殊表面加工（例：目詰まりや化学反応防止のための保護層生成）した濾材等で構成された濾過層に通過させることにより、ＳＰＭを捕集するのである。なお、濾過層で捕集され、濾材等の表面に付着したＳＰＭ除去については、例えば、圧縮空気の瞬間的な噴射等により実行し、所定箇所に収集する。収集したＳＰＭは、適宜な固化剤に混練して固めた後、廃棄処分する。
【００２２】
上述した集塵機１０２により浮遊粒子状物質が適宜除去された一次処理空気は、次に前記有害物除去装置１０３による処理を受けることとなる。この有害物除去装置１０３は、前記一次処理空気が含む窒素酸化物を無害化する脱硝装置を有するものとできる。
【００２３】
本参考例における前記脱硝装置は、例えば、一酸化窒素を二酸化窒素に変換可能なラジカルやオゾンを発生させるプラズマ発生装置と二酸化窒素回収体１０８とを備え、前記ラジカルやオゾンを前記一次処理空気と接触させて二酸化窒素を生成すると共に、当該二酸化窒素を二酸化窒素回収体１０８にて回収または無害化するものである。なお、前記二酸化窒素回収体１０８は、二酸化窒素のみを回収・無害化するものだけでなく、二酸化窒素以外の物質を回収・無害化するものも含む。
【００２４】
なお、前記ラジカルとしては、一酸化窒素を二酸化窒素に変換可能なラジカルである限り、特に限定されるものではない。また、前記ラジカルやオゾンを発生させるものとして示したプラズマ発生装置は、いわゆる低温プラズマを発生する装置である。この低温プラズマは、例えば、放電により発生させることができる。前記放電の形態としては、マイクロ波放電、交流放電（パルス放電又はアナログ放電など）、直流放電（火花放電、アーク放電、グロー放電、コロナ放電など）を想定でき、放電形態にあわせて使用電極も適宜に採用できる。
【００２５】
図４は本発明の実施形態における空気浄化システムを示す図である。上記参考例の空気浄化システム１００に加えて、前記トンネル２００における路盤２２０下の空間２２１に、前記集塵機と同様の補助集塵機４００を設置している。この場合、前記補助集塵機４００は、前記路盤２２０の側部に設けた集塵口２５０より吸入したトンネル内空２０３の空気を、第１経路４０１を介して取り込む。そして前記集塵機１０２と同様に、例えば濾材等で構成された濾過層に通過させる。これにより浮遊粒子状物質が除去された空気は、第２経路４０２を介して前記空気浄化システム１００に供給される。
【００２６】
最後に、上記実施形態における空気浄化システム１００を実際に稼働させ、その結果得られた空気の浄化性能およびＳＰＭや有害物の除去性能について概説する。図５は本実施形態における（ａ）浄化性能データ、（ｂ）除去性能データを示す図である。 
本実施形態における空気浄化システム１００によれば、（ａ）の浄化性能データに示す通り、ＳＰＭについては、１立方メータあたり２ｍｇ以下、Ｎｏｘ（窒素酸化物）については、３ｐｐｍ以下、ＳＯ２（二酸化硫黄）については、０．４ｐｐｍ以下、アルデヒド類については、１ｐｐｍ以下、また、オキシダント類については、０．６ｐｐｍ以下まで空気浄化を図ることができた。 
また、（ｂ）の除去性能データに示す通り、ＳＰＭについては９９％以上、Ｎｏｘ（窒素酸化物）、ＳＯ２（二酸化硫黄）、アルデヒド類、およびオキシダント類についてはそれぞれ９０％以上除去することができた。
【００２７】
本発明によれば、従来必要とされた換気立坑の設置数を低減、あるいは換気立坑の構築自体を不要とするため、例えば都心部の住宅密集地々下を大深度で貫くトンネルであっても、長大な換気立坑の構築や坑口の配置にあたっての工数やコストを低減し、或いは当初より想定することがなくなる。したがって、トンネル工事自体を従来より容易なものとし、本工事の費用や工事期間を従来より低減することが可能となる。 
したがって、効率的で確実な空気浄化を換気立坑を用いることなく実現する空気浄化システム、空気浄化システムを有してなる構造を提供できる。
【００２８】
以上本実施の形態について説明したが、上記実施例は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の参考例における空気浄化システムの無立坑トンネルへの適用形態を示す説明図である。
【図２】本参考例における空気浄化システムの詳細を示す図である。
【図３】本参考例における、空気浄化システムを備えた無立坑トンネルの（ａ）Ａ断面での構造図、（ｂ）Ｂ断面での構造図、（ｃ）Ｃ断面での構造図、（ｄ）Ｄ断面での構造図を示す。
【図４】本発明の実施形態における空気浄化システムを示す図である。
【図５】本実施形態における（ａ）浄化性能データ、（ｂ）除去性能データを示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０ 住宅密集地
１５ 住宅密集地の地下
１００ 空気浄化システム
１０１ 空気取入れ経路
１０２ 集塵機
１０３ 有害物除去装置
１０４ 空気返送経路
１０５ 空気取入れ口
１０６ 空気排出口
１０７ 空気吸引ファン
１０８ 二酸化窒素回収体
２００ トンネル
２０１ トンネル壁体
２０２ トンネル壁体の外周
２０３ トンネル内空
２０４ 側道トンネル
３００ 空気流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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