JP2003148100A - トンネル坑内の換気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トンネル坑内をきわめて効果的に換気するこ
とができる換気装置を提供することである。 【解決手段】 搬送台車１上に湿式集塵機１１と送気ダ
クト４０とを搭載する。湿式集塵機１１によってトンネ
ル坑内のエア中に浮遊する粉塵を捕集し、その湿式集塵
機１１の排気口３２ａから排出される清浄なエアを送気
ダクト４０内に吸引して、その送気ダクト４０の排気口
４０ｂからトンネル掘削部に向けて排気する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、トンネル坑内の
換気装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ナトム工法によるトンネル掘削
工法においては、ダイナマイトの爆破によって岩盤を粉
砕するため、坑内に粉塵が浮遊し、作業環境が著しく悪
い。その作業環境を改善するため、トンネル坑内に送気
用ファンと排気用ファンとを設け、送気用ファンの駆動
により坑外の外気を坑内に送り込むと共に、排気用ファ
ンの駆動により坑内のエアを坑外に送り出すようにした
換気方法が従来から採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、送気用ファ
ンと排気用ファンを用いる従来の換気方法においては、
各ファンが定置されていると、トンネル坑内を良好に換
気することができないため、トンネルの掘削位置の近辺
に送気用ファンおよび排気用ファンを設置し、掘削が進
むと、大形の重量のある各ファンを掘削部側に位置をず
らし、同時に、各ファンに対して口径が１５００ｍｍ程
度の風管を継ぎ足すようにしており、設置位置の変更に
非常に手間がかかるという不都合がある。

【０００４】この発明の課題は、トンネル坑内をきわめ
て効果的に換気することができると共に、位置の変更を
容易に行なうことができるようにしたトンネル坑内の換
気装置を提供することである。

【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、この発明においては、トンネル坑内で移動可能な
搬送台車と、その搬送台車に載置され、トンネル掘削位
置に向けて開口する吸込み口からエアを吸引してエア中
の粉塵を除去し、浄化されたエアをトンネルの坑口に向
けて開口する排気口から排出する湿式集塵機と、内部に
組み込まれた換気用ファンの駆動により前記湿式集塵機
の排気口から排出されるエアを吸引してトンネルの掘削
位置に向けて噴射する送気ダクトとから成る構成を採用
したのである。

【０００６】上記のように構成すると、掘削部において
エア中に浮遊する粉塵を湿式集塵機により捕集すること
きができ、その湿式集塵機の排気口から排出される清浄
なエアを送気ダクト内に吸引して、その送気ダクトの排
気口からトンネル掘削部に向けて送出することができる
ため、トンネル坑内をきわめて効果的に換気することが
できる。

【０００７】また、湿式集塵機および送気ダクトを搬送
台車上に搭載したことにより、搬送台車の移動によって
換気装置の設置位置を変更することができ、その位置の
変更時に風管を継ぎ足す必要もないので、設置位置をき
わめて簡単に変更することができる。

【０００８】ここで、湿式集塵機として、所定水位の水
が貯えられた貯水槽を有し、その貯水槽の内部をフィル
タの取付けによって洗浄室と、排気室とに仕切り、前記
貯水槽の上部に、吸込み口がトンネルの掘削位置に向
き、内部に組み込まれた吸引ファンの駆動により吸込み
口から吸引したエアを洗浄室内に流出させる吸込みダク
トを接続し、前記洗浄室内には吸込みダクトから洗浄室
内に送り込まれるエアに対して圧力水を噴射する散水管
を設け、その散水管に前記貯水槽内の貯水を供給するポ
ンプを接続し、前記排気室の周壁上部にはトンネルの坑
口に向けて排気室内の浄化エアを排気する排気筒を接続
した構成から成るものを採用することにより、エア中に
浮遊する粉塵は噴射水との接触によって一次捕集され、
フィルタを通過する際に二次捕集されるため、エア中に
浮遊する粉塵をきわめて効果的に捕集することができ、
きわめて清浄なエアを形成することができる。

【０００９】また、前記フィルタをエアの流れ方向に間
隔をおいて設けられた２枚のフィルタとし、その２枚の
フィルタ間に形成されたろ過室内に人体に有害なガスを
吸着するガス吸着能および臭気吸着能を有する粒状活性
炭を充填しておくことにより、粉塵が除去されたエア中
の有害ガスや臭気を活性炭によって除去することができ
るため、無害化された清浄なエアをトンネル掘削部に向
けて送ることができ、作業環境を著しく向上させること
ができる。

【００１０】上記のような湿式集塵機の採用において、
前記ポンプから送られてくる圧力水をフィルタの全面に
向けて噴射する洗浄管を設けると、フィルタの目詰まり
を防止し、長期にわたって集塵作業を行なわせることが
できる。

【００１１】また、湿式集塵機の貯水槽に給水管を接続
し、その給水管の給水出口部に、貯水槽内の貯水の水位
が設定水位より低下すると開放して貯水槽内に給水し、
貯水の水位が設定水位に達すると閉鎖して給水を停止す
る自動給水栓を接続することにより、貯水の水位の低下
と共に給水管から貯水槽に水を補給することができるた
め、貯水槽内に常に一定水位の貯水を保持することがで
き、散水管や洗浄管に水を確実に供給することができ
る。

【００１２】さらに、前記給水管に電磁弁を接続し、前
記貯水槽の下部には排水管を接続し、その排水管に排水
ポンプを接続し、その排水ポンプおよび電磁弁を貯水の
濁度を検出する濁度センサの検出信号に基づいて制御す
ることにより、貯水が濁り、濁度が予め設定された濁度
に達し、これを濁度センサが検出すると、排出ポンプが
作動して排水管から貯水が排出され、その排出後に給水
管から貯水槽内に水が供給される。このため、水の入れ
替えを自動的に行なうことができ、散水管や洗浄管の詰
まりを未然に防止し、メンテナンスのサイクルタイムを
長くとることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１に示すように、トンネル坑
Ａ内を移動可能な搬送台車１は大型トラックから成り、
その搬送台車１上に湿式集塵機１１が搭載されている。

【００１４】図２乃至図４に示すように、湿式集塵機１
１は角形の貯水槽１２を有し、その貯水槽１２の内部は
フィルタ１３の取付けによって洗浄室１４と排気室１５
とに仕切られている。

【００１５】フィルタ１３は、パンチングメタル１３ａ
と、網目の大きさが異なる２枚の繊維層１３ｂ、１３ｃ
から成り、前記繊維層１３ｂ、１３ｃが洗浄室１４側に
位置する取付けとされている。なお、フィルタ１３はこ
れに限定されるものではない。

【００１６】貯水層１２の上部には２本の吸込みダクト
１６ａ、１６ｂが設けられている。各吸込みダクト１６
ａ、１６ｂは端部の吸込み口１７が同じ方向に向く並列
の配置とされ、その内部それぞれに吸引ファン１８と、
その吸引ファン１８の駆動用モータ１９とが組み込まれ
ている。上記吸込みダクト１６ａ、１６ｂは吸引ファン
１８の回転により吸込み口１７からエアを吸引し、その
エアを貯水槽１２内に流出させるようになっている。

【００１７】洗浄室１４内には貯水槽１２内の貯水表面
上に散水管２０が設けられている。散水管２０は直線状
の本管２０ａと、その本管２０ａの両側の長さ方向に間
隔をおいて設けられた複数の枝管２０ｂとから成り、前
記本管２０ａと枝管２０ｂに圧力水を上向きに噴射する
複数のノズル２１が設けられている。

【００１８】また、洗浄室１４内にはフィルタ１３の全
面に向けて圧力水を噴射する洗浄管２２が設けられてい
る。洗浄管２２および前記散水管２０は貯水槽１２の外
部に設けられたポンプ２３の吐出口に接続されている。
ポンプ２３は貯水槽１２内の貯水を吸い込んで散水管２
０および洗浄管２２に送り込むようにしている。

【００１９】貯水槽１２には給水管２４が接続され、そ
の給水管２４にボールタップから成る自動給水栓２５と
電磁弁２６が取り付けられている。自動給水栓２５は貯
水槽１２内の貯水の水位が低下すると開放して貯水槽１
２内に水を供給し、貯水の水位が一定の水位に達すると
閉じて給水を停止するようになっている。

【００２０】また、貯水槽１２の下部には排水管２７が
接続され、その排水管２７に排水ポンプ２８が接続され
ている。

【００２１】貯水槽１２内の貯水中には濁度センサ３０
が設けられている。濁度センサ３０は貯水が濁り、その
濁度が予め設定された濁度に達すると制御装置３１に検
出信号を出力する。制御装置３１は濁度センサ３０から
検出信号が入力されると、給水管２４に取り付けられた
電磁弁２６を閉鎖し、かつ排水ポンプ２８を作動させる
ようになっている。

【００２２】貯水槽１２内に設けられた排気室１５の周
壁上部には排気筒３２が接続されている。排気筒３２は
Ｌ形をなし、端部の排気口３２ａは前記吸込みダクト１
６ａ、１６ｂの吸込み口１７に対して逆向きになってい
る。

【００２３】上記の構成から成る湿式集塵機１１の貯水
槽１２上には送気ダクト４０が設けられている。送気ダ
クト４０は直管状をなし、一端の吸込み口４０ａは前記
排気筒３２の排気口３２ａ上に臨み、他端の排気口４０
ｂが前記吸込みダクト１６ａ、１６ｂの吸込み口１７上
に臨んでいる。この送気ダクト４０の内部には、換気用
ファン４１と、ファン駆動用のモータ４２とが組み込ま
れている。

【００２４】送気ダクト４０は換気用ファン４１の回転
によって湿式集塵機１１における排気筒３２の排気口３
２ａから排出されるエアを吸込み口４０ａに吸引して排
気口４０ｂから排出されるようになっている。

【００２５】実施の形態で示す換気装置は上記の構造か
ら成り、その換気装置は、図１に示すように、搬送台車
１の移動によってトンネル坑Ａ内に運び込まれ、トンネ
ルの掘削部の近くに設置される。このとき、吸込みダク
ト１６ａ、１６ｂの吸込み口１７が掘削部に向く配置と
される。

【００２６】トンネル坑Ａ内の換気に際しては、吸込み
ダクト１６ａ、１６ｂ内の吸引ファン１８および送気ダ
クト４０内の換気用ファン４１を回転させると共に、ポ
ンプ２３を駆動する。

【００２７】ポンプ２３の駆動によって、貯水槽１２内
の貯水は散水管２０および洗浄管２２に圧送され、散水
管２０に圧送された水は複数のノズル２１から上向きに
噴射される。一方、洗浄管２２に圧送された水はフィル
タ１３に向けて噴射され、その噴射水によってフィルタ
１３は常に洗浄される。

【００２８】また、吸引ファン１８の回転によってトン
ネル坑Ａ内のエアは吸込みダクト１６ａ、１６ｂの吸込
み口１７から吸引されて洗浄室１４内に送り込まれる。
このとき、洗浄室１４内では散水管２０のノズル２１か
ら上向きに圧力水が噴射されているため、洗浄室１４に
送り込まれたエアはノズル２１からの噴射水と接触し、
エア中に浮遊する粉塵は噴射水との接触によって分離除
去される。

【００２９】洗浄室１４内にはトンネル坑Ａ内のエアが
連続して送り込まれるため、洗浄室１４内の圧力は高く
なり、その洗浄室１４内のエアはフィルタ１３を通過し
て排気室１５内に流入する。このとき、エアに含まれる
粉塵はフィルタ１３によって二次捕集される。このた
め、きわめて清浄なエアのみが排気室１５内に流入する
ことになり、その清浄なエアは排気筒３２からトンネル
坑Ａ内に排気され、上記排気筒３２の排気口３２ａの周
辺に清浄なエアが漂うことになる。この清浄なエアは送
気ダクト４０内の換気用ファン４１の回転によって送気
ダクト４０内に吸引され、その送気ダクト４０の排気口
４０ｂからトンネル掘削部に向けて排出される。

【００３０】このように、トンネル坑内のエア中に浮遊
する粉塵を湿式集塵機１１により捕集し、その湿式集塵
機１１の排気口３２ａから排出される清浄なエアを送気
ダクト４０内に吸引して掘削部に向けて排出するように
したので、トンネル坑内をきわめて効果的に換気するこ
とができる。

【００３１】上記換気装置はトンネルの掘削が進むにつ
れてその設置位置を掘削部側に変更する。その位置の変
更に際しては搬送台車１を移動させるだけでよいため、
設置位置を簡単に変更することができる。

【００３２】ここで、湿式集塵機１１は、エア中に含ま
れる粉塵を散水管２０のノズル２１から噴射される噴射
水との接触によって分離除去するため、分離された粉塵
は貯水上に落下して懸濁し、あるいは沈降して貯水槽１
２の底面に堆積し、貯水に濁りが生じる。

【００３３】貯水の濁度が予め設定された値に達する
と、濁度センサ３０がこれを検出し、その検出信号を制
御装置３１に出力する。制御装置３１は濁度センサ３０
からの検出信号により、給水管２４に取り付けられた電
磁弁２６を閉鎖すると共に、排水ポンプ２８を作動させ
る。

【００３４】上記排水ポンプ２８の作動によって貯水は
排水管２７から排出される。貯水の水位が所定の水位ま
で下がり、あるいは貯水槽１２内から完全に排出される
と、排水ポンプ２８が停止し、その停止後、電磁弁２６
が開放し、給水管２４から貯水槽１２内に水が供給され
る。

【００３５】このように、貯水が汚れると、水の入れ替
えが自動的に行なわれるので、散水管２０内や洗浄管２
２内において詰まりが生じるのを未然に防止することが
でき、しかも、粉塵の捕集時、フィルタ１３は洗浄管２
２から噴射される噴射水によって洗浄されるため、目詰
まりすることはない。このため、捕集効率の低下がな
く、捕集作業を長期にわたって連続的に行なうことがで
きる。

【００３６】なお、吸込みダクト１６ａ、１６ｂおよび
送気ダクト４０の口径は１０００ｍｍ以上であり、各ダ
クト１６ａ、１６ｂ、４０内に組み込まれたファン１
８、４１の外径も大きく、これらの各ファン１８、４１
が回転するときわめて高い騒音を発生する。その騒音の
発生を抑制するため、吸込みダクト１６ａ、１６ｂおよ
び送気ダクト４０の内面に吸音材を取り付けて消音させ
るようにしているが、図では省略している。

【００３７】図５は、この発明に係る換気装置の湿式集
塵器１１の他の例を示す。この例で示す湿式集塵器１１
は、貯水槽１２内に設けられたフィルタを、エアの流れ
方向に間隔をおいて設けられた２枚のフィルタ５０ａ、
５０ｂとし、その２枚のフィルタ５０ａ、５０ｂ間に形
成されたろ過室５１内に活性炭を充填した点で図２に示
す湿式集塵機１１と相違する。このため、図２に示す湿
式集塵器１１と同一の部品には同一の符号を付して説明
を省略する。

【００３８】ここで、活性炭５２はフィルタ５０ａ、５
０ｂを通過不可能な大きさの粒状の活性炭が用いられて
いる。この活性炭５２は、硫化水素や硫化メチル等のイ
オウ系ガスやアンモニア系ガス、あるいは有機系ガス等
の人体に有害なガスを吸着し得るガス吸着能と臭気を吸
着し得る臭気吸着能を有している。そのような活性炭５
２として、株式会社ツルミコール社製のツルミコール７
ＧＸを挙げることができる。

【００３９】上記のように、ろ過室５１内に活性炭５２
を充填することによって、粉塵が除去された清浄なエア
に含まれる人体に対して有害なガスや臭気を活性炭５２
によって吸着除去することができるため、無害化された
清浄なエアを排気筒３２から排出し、その排出されたエ
アを送気ダクト４０内に吸引して掘削部に向けて排出さ
せることができ、作業環境を著しく向上させることがで
きる。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、この発明においては、ト
ンネル坑内のエア中に浮遊する粉塵を湿式集塵機により
捕集し、その湿式集塵機の排気孔から排気される清浄な
エアを送気ダクトにより吸引して掘削部に向けて排出す
るようにしたので、トンネル坑内をきわめて効果的に換
気することができ、トンネル坑内の作業環境を著しく向
上させることができる。

【００４１】また、湿式集塵機および送気ダクトは搬送
台車上に載置されているため、搬送台車の移動によって
設置位置を変更することができ、その設置位置の変更時
に風管を継ぎ足す必要もないため、設置位置を簡単に変
更することができる。

【００４２】さらに、２枚のフィルタ間に形成されたろ
過室内に活性炭を充填したことにより、エア中に含まれ
る有害ガスを吸着除去した状態でその清浄なエアを掘削
部に向けて送り込むことができるため、作業環境を著し
く向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る換気装置の実施の形態を示す縦
断側面図

【図２】図１に示す換気装置の湿式集塵機と送気ダクト
を示す縦断正面図

【図３】図２の一部切欠平面図

【図４】図２に示す湿式集塵機の横断平面図

【図５】湿式集塵機の他の例を示す断面図

【符号の説明】

Ａ トンネル坑 １ 搬送台車 １１ 湿式集塵機 １２ 貯水槽 １３ フィルタ １４ 洗浄室 １５ 排気室 １６ａ、１６ｂ 吸込みダクト １７ 吸込み口 １８ 吸引ファン ２０ 散水管 ２２ 洗浄管 ２３ ポンプ ２４ 給水管 ２５ 自動給水栓 ２６ 電磁弁 ２７ 排水管 ２８ 排水ポンプ ３０ 濁度センサ ３２ 排気筒 ３２ａ 排気口 ４０ 送気ダクト ４０ａ 吸込み口 ４０ｂ 排気口 ４１ 換気用ファン ５０ａ、５０ｂ フィルタ ５１ ろ過室 ５２ 活性炭

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネル坑内で移動可能な搬送台車と、
   その搬送台車に載置され、トンネル掘削位置に向けて開
   口する吸込み口からエアを吸引してエア中の粉塵を除去
   し、浄化されたエアをトンネルの坑口に向けて開口する
   排気口から排出する湿式集塵機と、内部に組み込まれた
   換気用ファンの駆動により前記湿式集塵機の排気口から
   排出されるエアを吸引してトンネルの掘削位置に向けて
   噴射する送気ダクトとから成るトンネル坑内の換気装
   置。
2. 【請求項２】 前記湿式集塵機が、所定水位の水が貯え
   られた貯水槽を有し、その貯水槽の内部をフィルタの取
   付けによって洗浄室と、排気室とに仕切り、前記貯水槽
   の上部に、吸込み口がトンネルの掘削位置に向き、内部
   に組み込まれた吸引ファンの駆動により吸込み口から吸
   引したエアを洗浄室内に流出させる吸込みダクトを接続
   し、前記洗浄室内には吸込みダクトから洗浄室内に送り
   込まれるエアに対して圧力水を噴射する散水管を設け、
   その散水管に前記貯水槽内の貯水を供給するポンプを接
   続し、前記排気室の周壁上部にはトンネルの坑口に向け
   て排気室内の浄化エアを排気する排気筒を接続した構成
   から成る請求項１に記載のトンネル坑内の換気装置。
3. 【請求項３】 前記洗浄室内に、前記ポンプから送られ
   てくる圧力水をフィルタの全面に向けて噴射する洗浄管
   を設けた請求項２に記載のトンネル坑内の換気装置。
4. 【請求項４】 前記フィルタをエアの流れ方向に間隔を
   おいて設けられた２枚のフィルタとし、その２枚のフィ
   ルタ間に設けられたろ過室内に有害ガスに対して吸着能
   を有する粒状活性炭を充填した請求項２又は３に記載の
   トンネル坑内の換気装置。
5. 【請求項５】 前記貯水槽に給水管を接続し、その給水
   管の給水口部に、貯水槽内の貯水の水位が設定水位より
   低下すると開放して貯水槽内に給水し、貯水の水位が設
   定水位に達すると閉鎖して給水を停止する自動給水栓を
   接続した請求項２乃至４のいずれかに記載のトンネル坑
   内の換気装置。
6. 【請求項６】 前記給水管に電磁弁を接続し、前記貯水
   槽の下部には排水管を接続し、その排水管に排水ポンプ
   を接続し、その排水ポンプおよび電磁弁を貯水の濁度を
   検出する濁度センサの検出信号に基づいて制御するよう
   にした請求項５に記載のトンネル坑内の換気装置。