JP2007111614A

JP2007111614A - 道路トンネル用電気集塵設備

Info

Publication number: JP2007111614A
Application number: JP2005304720A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Arao; 靖史荒生
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2005-10-19
Filing date: 2005-10-19
Publication date: 2007-05-10

Abstract

【課題】電気集塵機の小型化を図ったり電気集塵機の配置を工夫したりしてトンネル内の上部空間に設置するとともに、清浄化した空気を低速度で車道部へ吹き出させ、視環境改善の効果を大幅に向上でき、トンネル口径の拡大化も不要で土木費用の削減が可能な道路トンネル用電気集塵設備を提供する。
【解決手段】道路トンネルＴ内の上部空間Ｘに電気集塵機２を、空気の流れが長手方向に直交する方向になるように、天井に固設した走行レール３からチェーンブロック４を介して吊持して設置し、道路トンネルＴ内の排気を上部より吸い込んで電気集塵機２にて清浄化し、この清浄な空気を送気ダクト７にて導いて下方の車道部１４へ送気口７ｂから吹き出させるようにしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に自動車道路の視環境を改善するための道路トンネル用電気集塵設備に関し、詳しくは、道路トンネルの上部空間に設置される電気集塵機により車道空間の汚れた空気を吸い込んで清浄化し、車道空間に吹き出して循環させることにより視環境(視界)を改善するための道路トンネル用電気集塵設備に関する。

この種の電気集塵設備の先行技術として、車道空間の上部を天井板で仕切って集塵室を形成し、この集塵室内に電気集塵機と送風機とを設置したものが提案されている（例えば特許文献１−１参照)。この電気集塵設備では、自動車道トンネルの長手方向に沿って集塵室の一端の空気吸引口から取り込んだ汚染空気が電気集塵機で清浄化され、他端の送風機にて車道空間に戻される。なお、図７・図８は従来の一般的な電気集塵設備３１を示すもので、自動車道トンネルＴの上部空間Ｘを天井板３２で仕切って集塵室３３とし、このトンネルＴで要求される集塵処理風量が１１４ｍ³/ｓであることから、集塵室３３内において上流側から下流側にかけて３台の縦流式電気集塵機（２８ｍ³/ｓ・７．５ｍ³/ｓ・７．５ｍ³/ｓ）３４・３５を２組、１台の縦流式電気集塵機（２８ｍ³/ｓ）３４を１組および３台の送風機（４３ｍ³/ｓ×３）３６をそれぞれ長手方向に所定の間隔をあけて縦向きに設置し、また各集塵機３４・３５の前方の天状板３２に吸込口３７を設け、各吸込口３７から電気集塵機３４・３５内に吸い込んだ排気や粉塵を含む汚れた空気を清浄化して送風機３６の下流側へ自動車道トンネルの上部から吹き出させている。このときの清浄化空気の風速は、送風機３６の口径（内径）が１．２５ｍ、送風機３６のファン部開口面積が１．２３ｍ²であるから、約３５ｍ/ｓと台風並みの非常に高速になる。

電気集塵設備の他の先行技術として、自動車道トンネルの側壁部に両端が開口するバイパストンネルを設け、このバイパストンネルを集塵室とし、この集塵室の前半部に電気集塵機を設置し、集塵室の後半部を仕切り板で上下に仕切り、その上部に送風機を設置するものも提案されている（特許文献１−２参照)。しかし、上記バイパストンネルの掘削作業にはかなりの土木費用を要する。

そこで、トンネル内の上部空間を天井板で下部の車道空間と仕切って長手方向の一端を吸気側とし、他端を送気側とする集塵室を形成し、この集塵室内に電気集塵機を設置するとともに、送気側に送風機を配置し、送風口に清浄化された空気の吹き出し方向をトンネルの幅方向の中心位置に対してやや外側で下向きに向けるノズルを装着した構造の電気集塵設備が提案されている(例えば特許文献２参照）。

さらに、トンネル内の上部空間の天井部に電気集塵機を吊り下げて設置する構造の電気集塵設備が提案されている(例えば特許文献３参照）。
特開平６−９１１９８号公報（段落０００３および図１１）特開平６−９１１９８号公報（段落０００２および図１０）特開平１０−７３０００号公報（段落００１１・００１２・００２２および図１・図２）特開平１１−１２８７７０号公報（段落００１１および図４・図５）

しかしながら、従来の道路トンネル用集塵設備では、下記のような点で改良の余地がある。すなわち、
特許文献１−１に記載の集塵設備では、上記したようにトンネル本坑とは別にバイパストンネルを掘削する必要があるために、土木費用が余分にかかる。

特許文献１−２に記載の集塵設備では、トンネル内の天井部から排気を取り込み、天井部から清浄化した空気を放出するために、清浄空気が下方の車道部までは十分に行き渡らず、視環境改善の効果が低減される(言い換えれば、後述するとおり指数０．８をかける）傾向にある。つまり、特許文献１および図７・図８に示される電気集塵設備では、ＶＩ（視界指数）改善率＝０．８（電気集塵機による除去率）×０．８（トンネル上部空間に排出されることによる係数）＝０．６４になる。

特許文献２に記載の集塵設備では、視環境改善効果の低減を抑制するために清浄空気を車道部に向けて吹き出させるようにしているが、車道部に急峻な風域が生じることになって粉塵を巻き上げたり、二輪自動車の運転者に高速の空気流（強風）が当たり運転の妨げになるなどの別の弊害が生じるおそれがあるため、実用化されていない。また、従来の天井設置技術では、電気集塵機が天井板上の局所に集中配置されるため、天井板の上方において設置に必要な長手方向に延びた空間部を確保しなければならないうえに、電気集塵機設置位置の天井板の厚みを増大するなど天井板の耐荷重強化を図らねばならず、またトンネルの口径を拡大する必要があるなど、コストアップの要因になる。

特許文献１・特許文献３および図７・図８に示される集塵設備では、長寸の電気集塵機をトンネルの奥行き方向(長手方向）に向けて設置するため、トンネル内の上部に無駄な空間が発生する。

この発明は上述の点に鑑みなされたもので、電気集塵機の小型化を図ったり電気集塵機の配置を工夫したりしてトンネル内の上部空間に設置するとともに、清浄化した空気を低速度で車道部へ吹き出させることにより視環境改善の効果を大幅に向上でき、トンネル口径の拡大化が不要で土木費用の削減が可能な道路トンネル用電気集塵設備を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために請求項１に係る発明は、a)道路トンネル内の上部空間に電気集塵機と送風機あるいは送風機を一体に備えた電気集塵機を空気の流れが長手方向に直交する方向(横向き)になるように設置し、b)前記道路トンネル内の排気を上部より吸い込んで前記電気集塵機にて清浄化し、c)清浄な空気を送気ダクトにて導いて下方の車道部へ吹き出させるようにしたことを特徴とする。

上記の構成を有する請求項１の電気集塵設備によれば、上記構成要素a)により通常は道路トンネルの長手方向には長寸で同幅方向(横向き）には短寸の電気集塵機を、道路トンネルの上部空間に横向きにして配置することで占有空間が最小限に抑えられ、つまり上部空間に無駄なく配置されて長手方向への設置占有スペースが最小限に抑えられるので、多数台の電気集塵機を長手方向に並列することができ、また上記構成要素b)により車道部の上方に舞い上がる粉塵を排気（自動車の排ガス）とともに道路トンネルの上部からスムーズに吸い込んで集塵機にて効率よく清浄化でき、さらに上記構成要素c)により清浄化された空気を車道部へ吹き出させることによって車道部における視環境（視界）改善の効果が大幅に向上し、具体的にはＶＩ改善率で集塵機による除去率０．８に、トンネルの上部空間に清浄な空気を吹き出させることにより車道部の視界改善が低下するための係数０．８をかける必要がなくなるために、従来の電気集塵設備３１（図７・図８参照）に比べて少なくとも１．２５（１／０．８）倍のＶＩ改善率が達成される。

請求項２に記載のように、前記電気集塵機を道路トンネル内の天井部から吊り下げて設置することができる。

このように構成することにより、天井板を取り付ける必要がなく、道路トンネルの天井から直接に電気集塵機を吊り下げて設置できるために、その取付構造が簡略化され、比較的小さなスペースで設置可能になる。

請求項３に記載のように、前記道路トンネル内の上部空間を天井板で仕切って集塵室に形成し、この集塵室内の前記天井板上に前記電気集塵機を設置することができる。

このように構成することにより、請求項２に記載の電気集塵機の設置（取付）構造とは逆に、道路トンネル内の上部空間を天井板で仕切って集塵室とし、そこに電気集塵機を設置することで設置構造は複雑になるが、電気集塵機が天井板で遮断されるので、煤煙等による汚濁が防止される。

請求項４に記載のように、前記汚れた空気の吸込口を前記車道部の反走行方向（トンネルの入り口方向）に向けるとともに、前記清浄な空気の吹き出し口を前記車道部の走行方向（トンネルの出口方向）に向けることが好ましい。

このように構成することにより、車道部上を走行する自動車の走行方向とは逆の後方から排ガスが吸気され、自動車の走行方向である前方へ清浄化された空気が吹き出すので、自動車前方の視界がより一層効率よく改善される。

本発明に係る道路トンネル用電気集塵設備には、つぎのような優れた効果がある。すなわち、通常は道路トンネルの長手方向には長寸で同幅方向(横向き）には短寸（幅の狭い）の電気集塵機を、道路トンネルの上部空間に横向きにして配置することで上部空間に無駄な設置空間が生じず、長手方向への設置占有スペースが最小限に抑えられるので、多数台の電気集塵機を長手方向に並べて配列することができ、また、天井または床面に係る荷重も分散され、平均化される。さらに、車道部の上方に舞い上がる粉塵を排気（自動車・二輪自動車などの排ガス）とともに道路トンネルの上部からスムーズに吸い込んで集塵機にて効率よく清浄化でき、さらに清浄化された空気を車道部付近へ吹き出させることによって、車道部における視環境（視界）の改善効果が大幅に向上する。

以下、本発明に係る道路トンネル用電気集塵設備の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１・図２は本発明の第１実施例に係る道路トンネル用電気集塵設備を示すもので、道路トンネル内の上部空間に電気集塵機を吊り下げて設置した状態を表している。図１（ａ）に示すように、円形開口断面の周囲が多数の円弧状セグメント壁１１で覆われたトンネルＴ内において下部空間Ｙがその上方空間部Ｗと水平な仕切り壁１２で仕切られており、下部空間Ｙの中央部が長手方向に沿って歩行者用道路１３に形成されている。水平な仕切り壁１２上に自動車専用の道路である車道部１４が形成され、その上方は空間部Ｗになっている。本例では、車道部１４は２車線の一方通行用道路に形成され、図１・図２に示すようにその上部空間Ｘに電気集塵機２がチェーンブロック用走行レール３に沿って長手方向に一定の間隔をあけて吊り下げて設置されている。本例の場合、集塵機２には、吸込口２ａを先端に備えた本体２Ａとは別個に、この本体２Ａより後方（下流側）で吐出口（清浄化空気の吹き出し口）２ｂのすぐ前方に配置された送風機本体２Ｂを共通のケーシング２Ｃ内に備えた横流形集塵機が使用されている。

走行レール３は、図１（ａ）・（ｂ）・（ｃ）のようにトンネルＴの幅方向の中央位置よりやや左側の位置で、上部セグメント壁１１に支持され、トンネルＴの長手方向に沿って取り付けられている。各電気集塵機２は走行レール３に沿って一定の間隔をあけて配置され、チェーンブロック４により吊設されている。また、各電気集塵機２は、正面の右側寄りに前方（上流側）へ開口が拡がった吸気口５ａを備え、この吸気口５ａから吸気ダクト５により電気集塵機２の吸込口２ａに接続されている。トンネルＴの上部空間Ｘは、電気集塵機２の正面上方が吸気口５ａを除いて半円形の遮蔽板６で概ね覆われている。電気集塵機２の左端側吐出口（清浄化空気の吹き出し口）２ｂに送気ダクト（送気フリュー）７の上端開口７ａが接続されている。送気ダクト７は側方のセグメント壁１１に添うように円弧状に湾曲して下方の車道部１４に向けて延設されるが、送気ダクト７の本体部分７’では開口幅を上端開口７ａに比べて大幅に幅方向（トンネルTの長手方向）に拡大することにより、送気口７ｂの開口面積が大幅に拡大され、清浄化空気の流速（風速）が下端の送気口７ｂから吹き出す際に、３ｍ／ｓ〜４ｍ／ｓ程度に減速されるように構成されている。具体的には、電気集塵機２の処理風量が７．２ｍ³/ｓの場合に、送気口７ｂの開口面積を幅２．８ｍ×高さ０．７ｍ＝１．９６ｍ² にするので、吐出風速＝７．２÷１．９６＝３．７ｍ／ｓと比較的低速になる。また、より小型の電気集塵機２を設置する場合で処理風量が３．０ｍ³/ｓの場合に、送気口７ｂの開口面積を幅１．２ｍ×高さ０．７ｍ＝０．８４ｍ² にすることで、吐出風速＝３．０÷０．８４＝３．５７ｍ／ｓとより低速になる。さらに、送気口７ｂにはルーバー８が装着され、このルーバー８を構成する上下方向に揺動可能な多数枚の各羽板８ａが下向きに傾斜し、かつトンネルＴの長手方向に平行に配列されている。

上記のようにして本発明の第１実施例に係る電気集塵設備１が構成されるが、この電気集塵設備１の使用態様について以下に説明する。

図１あるいは図２に示すように、本例の電気集塵設備１では、走行レール３に沿って一定間隔でチェーンブロック４により吊り下げられた各電気集塵機２が一斉にまたは順番に運転されることにより、車道部１４の上方に舞い上がった粉塵や自動車の排ガスなどが横長で幅方向にラッパ状に拡径させた吸気口５ａより吸気ダクト５を通って電気集塵機２の吸込口２ａより吸い込まれ、清浄化される。こうして清浄化された空気は、吹き出し口２ｂより高速で吹き出すが、送気ダクト７の上端開口７ａより本体部分７’内を下方の車道部１４付近に位置する送気口７ｂに導かれる間に減速され、ルーバー８の羽板８ａにより下向きに低速（３．５ｍ／ｓ前後）で吹き出す。吹き出した清浄な空気は、車道部１４上の汚れた空気や排ガスおよび粉塵を伴って吸気口５ａより吸気ダクト５を通って電気集塵機２の吸込口２ａより吸い込まれ、粉塵等が除去され清浄化される。このようにして、車道部１４上方の汚れた空気が清浄化されることにより、視環境（視界）の改善が図られる。本例の場合、車道部１４上やその周辺および上方に清浄化された空気が十分に行き渡り、汚れた空気や粉塵が電気集塵機２に吸い込まれて浄化・除去され、送気口７ｂから吸気口５ａに至る領域に必要十分な風量を伴って清浄な空気が十分に循環するので、車道部１４の視環境改善の効果が従来に比べて大幅に向上し、特にＶＩ改善率を求める際に従来の電気集塵設備の場合にトンネルＴの上部空間Ｘに清浄な空気が吹き出すことによる係数０．８をかける必要がなくなる。つまり、従来はＶＩ改善率が集塵効率０．８（８０％）×視環境改善係数０．８とすることにより０．６４と低くなっていたが、視環境改善の調整係数０．８をかける必要がなくなってＶＩ改善率が０．８になるため、１．２５倍ほど上昇する。

図３・図４は本発明の第２実施例に係る道路トンネル用電気集塵設備を示すもので、道路トンネル内の上部空間に電気集塵機を吊り下げて設置した状態を表している。本例の電気集塵設備１が上記第１実施例と相違するところは、図３（ａ）（ｂ）・図４（ａ）に示すように車道部１４の上部空間Ｘに大型の電気集塵機２を、平行に配置した２本のチェーンブロック用走行レール３・３に沿って長手方向に一定の間隔をあけ吊り下げて設置したこと、吸気ダクト５の吸気口５ａを下向きにしたこと、ならびに送気ダクト７の送気口７ｂから吹き出させる清浄化された空気を内部ルーバー（図示せず）により案内して車道部１４の前方（下流側）に向けたことである。なお、本例では第１実施例で電気集塵機２の正面に装着した遮蔽板６を省いているが、その他の構成および使用態様は第１実施例の電気集塵設備１に共通しているので、共通する構成部材については同一の符号を用いて図３・図４に示し、説明を省略する。

図５・図６は本発明の第３実施例に係る道路トンネル用電気集塵設備を示すもので、道路トンネル内の上部空間に電気集塵機を吊り下げて設置した状態を表している。本例の電気集塵設備１が上記第１実施例と相違するところは、送気ダクト７の送気口７ｂを縦長の高さ方向に拡径させたラッパ状に形成し、送気ダクト７の本体部分７’に対して車道部１４の位置付近で前方（下流側）に送気口７ｂを向けて屈曲配置したことである。これにより、道路トンネルＴの上部空間Ｘで後方（上流側）に向けた横長ラッパ状の吸気口５ａから排ガス、粉塵を含む汚れた空気を吸い込み、電気集塵機２で清浄化した空気を送気ダクト７を介して車道部１４付近の低い位置へ導き、縦長のラッパ状送気口７ｂから前方やや下向きに低速で吹き出させるようにしている。本例の場合、横流形電気集塵機２の処理風量が３．０ｍ³/ｓで、送気口７ｂの開口面積を高さ１．２ｍ×幅０．７５ｍ＝０．９ｍ² に設定しているので、吐出風速＝３．０÷０．９＝３．３ｍ／ｓとかなり低速になる。しかも、清浄な空気が車道部１４周辺の低い位置で自動車が走行する方向へ吐出され、各電気集塵機２の設置位置で車道部１４の長手方向に流れるので、視界（視環境）改善の効果は一層高められる。

上記に本発明の道路トンネル用電気集塵設備に関する３つの実施例を示したが、例えば下記のように実施することができる。

・電気集塵機２を吊り下げて設置する代わりに、上部空間Ｘを天井板で仕切って集塵室に形成し、その集塵室内の天井板上に電気集塵機２を設置する。この場合、排ガスや粉塵などを含む汚れた空気を吸い込むための吸気口を天井板に設ける。

・送風機２Ｂを一体に備えた電気集塵機２に代えて、電気集塵機２の下流側（吐出口側）に電気集塵機２とは別体の送風機を道路トンネルＴの上部空間Ｘに横向きに設置する。

・車道部１４が対面通行の場合には、中央分離帯を境にして走行方向が同一の車道部１４の上方における道路用トンネルＴの上部空間Ｘに、上記各実施例のいずれかの電気集塵設備１を向きを変えて設置し、中央分離帯の上方で走行方向が同じ側の車道部１４にやや偏った位置から汚れた空気を吸い込み、各電気集塵機２により集塵して同一走行方向の車道部１４の脇に清浄な空気を吹き出させるようにする。したがって、清浄な空気の吹き出し方向が正反対（相対向する）の２台の電気集塵機２が上部空間Ｘに横方向に並べて設置されることになる。

本発明の第１実施例に係る道路トンネル用電気集塵設備を示す図面で、（ａ）は道路トンネルＴの縦断面図、（ｂ）は電気集塵設備１の平面図、（ｃ）は図（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｄ）は図（ａ）のＡ−Ａ断面図である。（ａ）は図１の道路トンネル用電気集塵設備１を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ方向矢視図である。本発明の第２実施例に係る道路トンネル用電気集塵設備を示す図面で、（ａ）は道路トンネルＴの縦断面図、（ｂ）は電気集塵設備１の平面図、（ｃ）は図（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｄ）は図（ａ）のＡ−Ａ断面図である。（ａ）は図３の道路トンネル用電気集塵設備１を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ方向矢視図である。本発明の第３実施例に係る道路トンネル用電気集塵設備を示す図面で、（ａ）は道路トンネルＴの縦断面図、（ｂ）は電気集塵設備１の平面図、（ｃ）は図（ａ）のＡ−Ａ断面図である。（ａ）は図５の道路トンネル用電気集塵設備１を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ方向矢視図である。従来の道路トンネル用電気集塵設備を示す図面で、（ａ）は図８（ａ）の道路トンネルＴのＡ−Ａ線縦断面図、（ｂ）は図８（ａ）の道路トンネルＴのＢ−Ｂ線縦断面図、（ｃ）は送風機設置位置の縦断面図である。（ａ）は図７の道路トンネル用電気集塵設備１を示す平面図、（ｂ）は図７（ａ）のａ部拡大図である。

符号の説明

１電気集塵設備
２電気集塵機
２ａ吸込口
２ｂ吐出口（清浄化空気の吹き出し口）
２Ａ集塵機本体
２Ｂ送風機本体
３走行レール
４チェーンブロック
５吸気ダクト
５ａ吸気口
６遮蔽板
７送気ダクト（送気フリュー）
７ａ上端開口
７ｂ送気口
８ルーバー
８ａ羽板
１１円弧状セグメント壁
１２仕切り壁
１３歩行者用道路
１４車道部
Ｔ道路トンネル
Ｘ上部空間
Ｙ下部空間
Ｗ上方空間部

Claims

道路トンネル内の上部空間に電気集塵機と送風機あるいは送風機を一体に備えた電気集塵機を空気の流れが長手方向に対し直交する方向になるように設置し、
前記道路トンネル内の、排ガスを含む汚れた空気を粉塵等とともに上部より吸い込んで前記電気集塵機にて清浄化し、
清浄な空気を送気ダクトにて導いて下方の車道部へ吹き出させるようにしたこと
を特徴とする道路トンネル用電気集塵設備。
前記電気集塵機を道路トンネル内の天井部から吊り下げて設置すること
を特徴とする請求項１記載の道路トンネル用電気集塵設備。
前記道路トンネル内の上部空間を天井板で仕切って集塵室に形成し、この集塵室内の前記天井板上に前記電気集塵機を設置すること
を特徴とする請求項１記載の道路トンネル用電気集塵設備。
前記汚れた空気の吸込口を前記車道部の反走行方向に向けるとともに、前記清浄な空気の吹き出し口を前記車道部の走行方向に向けること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の道路トンネル用電気集塵設備。