JP2009233626A - 地下空間における粉塵及び悪臭低減装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易で安価な装置を用いて、建設作業場所となる地下空間全体にわたって効率的に粉塵や悪臭を低減する。
【解決手段】 粉塵及び悪臭低減装置は、換気設備の送風口７１に取り付ける本体部１０と、霧状の水を噴出する複数のノズル２０と、ノズル２０に水を供給する給水装置３０とを備える。複数のノズル２０は、本体部１０に設けられる。本体部１０は、送風口７１の径と略同一径を有する環状に形成し、複数のノズル２０は、送風口７１の中心部へ向かって霧状の水を噴出するように配設する。給水装置３０によりノズル２０に供給された水が、複数のノズル２０から霧状となって噴出し、換気設備の送風口７１から供給される空気と混ざり合って地下空間内に供給される。さらに、ノズル２０にエアーを供給する給気装置１３０を備え、２流体ノズルを用いることにより、より一層微細なミストを供給することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、地下空間内で発生する粉塵や悪臭を低減するための装置に関するものであり、さらに詳しくは、トンネル掘削時や地下発電所の建設時に発生する粉塵や硝煙臭等の悪臭を低減するための粉塵及び悪臭低減装置に関するものである。

トンネルや地下発電所等の地下空間を建設する際には、地山掘削作業や支保工施工作業に伴い粉塵が発生する。地下空間において粉塵が発生すると、視界が悪くなり作業効率が低下するばかりでなく、作業環境を良好に保つことができない。このため、掘削時の各工程において、吹き付け材料に粉塵低減剤を混入して粉塵の発生を抑制していた。また、穿孔時には、水繰りで粉塵の発生を抑制していた。さらに、作業場所から離れた箇所に集塵機を設置して粉塵を収集し、拡散を防止していた。

このように、従来、地下空間で発生する粉塵を低減するための技術が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載された技術は、トンネル工事で発生する粉塵を除去するための粉塵除去装置に関するものであり、粉塵分離回収部における粉塵の回収に先立って、排気風管に湿潤環境部を設けている。そして、湿潤環境部において、排気風管内に水の壁を形成することにより、粉塵混合気に水を混合させて、粉塵の回収効率を高めることができるとしている。

また、トンネル通路で火災が発生した際に煙の拡散を防止するための技術が提案されている（特許文献２参照）。特許文献２に記載された技術は、トンネル通路の外周部にダクトを配設し、一方の側部ダクトからトンネル断面方向にエアーと水ミストを噴射し、他方の側部ダクトから空気と水ミストを吸引するようになっている。

特開２００３−１０６５９３号公報 特開２００２−１１３１２２号公報

上述したように、地下空間建設時における粉塵対策では、吹き付け材料に粉塵低減剤を混入する等、粉塵が発生する作業場所近傍のみで対策が施されているため、地下空間全体にわたって粉塵を低減することができなかった。そして、地下空間全体にわたって粉塵を低減するためには、上記特許文献１に記載されたような大規模な集塵機を設置せざるを得なかった。また、上記特許文献２に記載された技術は、トンネル断面方向にエアーと水ミストを噴射することにより煙の拡散を防止するものであるが、装置が大規模であり、地下空間の建設作業進行に伴って容易に移動できるものではなかった。
そこで、簡易で安価な装置を用いて、建設作業場所となる地下空間全体にわたって粉塵や硝煙臭等の悪臭を低減することが可能な技術の開発が望まれていた。

本発明は上述した事情に鑑み提案されたもので、簡易で安価な装置を用いて、建設作業場所となる地下空間全体にわたって効率的に粉塵及び悪臭を低減することが可能な粉塵及び悪臭低減装置を提供することを目的とする。

本発明の地下空間における粉塵及び悪臭低減装置は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。
すなわち、本発明の地下空間における粉塵及び悪臭低減装置は、地下空間で発生する粉塵や悪臭を低減するための装置であって、換気設備の送風口に取り付ける本体部と、霧状の水を噴出する複数のノズルと、ノズルに水を供給する給水装置と、を備えたことを特徴とするものである。ノズルは、本体部に設けられている。このような構成からなる粉塵及び悪臭低減装置では、給水装置によりノズルに供給された水が、複数のノズルから霧状となって噴出し、換気設備の送風口から供給される空気と混ざり合って地下空間内に供給される。地下空間内では、粉塵に霧状の水が付着して降下したり、霧状の水に悪臭成分が溶け込んだりする。

また、上記構成に加えて、ノズルを２流体ノズルとし、この２流体ノズルにエアーを供給する給気装置を、さらに備えることが好ましい。このような構成からなる粉塵及び悪臭低減装置では、２流体ノズルから噴出するミストがさらに微細なものとなり、地下空間内に満遍なく供給される。

また、上記構成に加えて、本体部は、送風口の径と略同一径を有する環状に形成し、複数のノズルは、送風口の中心部へ向かってミストを噴出するように配設することが好ましい。このような構成からなる粉塵及び悪臭低減装置では、送風口から供給される空気に向かって、複数のノズルから霧状の水が噴出し、空気中に満遍なく水が噴霧される。

また、上記構成に加えて、換気設備により送気される外気の温度を計測する外気温度計測装置と、換気設備により送気される外気の湿度を計測する外気湿度計測装置と、給水装置から供給される水量が、外気温度計測装置により計測された外気の温度及び外気湿度計測装置により計測された外気の湿度に対応した飽和水蒸気量以下となるように制御する給水制御装置と、を備えることが好ましい。このような構成からなる粉塵及び悪臭低減装置では、外気温度計測装置により外気の温度を計測すると共に、外気湿度計測装置により外気の湿度を計測する。そして、給水制御装置により、空気温度と飽和水蒸気量との関係に従って、給水装置から供給される水量が飽和水蒸気量以下となるように制御する。

本発明の地下空間における粉塵及び悪臭低減装置は、換気設備の送風口に取り付ける本体部及びノズルと、ノズルに水を供給する給水装置とを基本構成としている。そして、このような簡便な構造でありながら、建設作業場所となる地下空間全体にわたって効率的に粉塵や硝煙臭等の悪臭を低減することができる。また、本体部及びノズルは、換気設備の延伸に伴って簡単に移動させることができるので、工事の進行状況に合わせて適切な位置で粉塵や硝煙臭等の悪臭を低減することができる。

また、２流体ノズルを使用して、この２流体ノズルに水及びエアーを供給することにより、ミストが微細なものとなって地下空間内に満遍なく供給されるので、一層確実に粉塵や硝煙臭等の悪臭を低減することができる。また、ミストが微細であるため、作業員の身体や衣服がミストで濡れることがなく、作業環境を向上させることができる。

また、本体部は、送風口の径と略同一径を有する環状とし、送風口の中心部へ向かって霧状の水を噴出するようにノズルを配設する構成とした場合には、送風口から供給される空気に対して満遍なく水が噴霧されるので、さらに一層確実に粉塵や硝煙臭等の悪臭を低減することができる。

また、外気の温度及び湿度と飽和水蒸気量との関係に従って、給水装置から供給される水量が飽和水蒸気量以下となるように制御する構成とした場合には、地下空間内で結露が発生することがなく、作業環境を良好に保ちながら粉塵や硝煙臭等の悪臭を低減することができる。

＜粉塵及び悪臭低減装置＞
以下、図面を参照して、本発明に係る地下空間における粉塵及び悪臭低減装置（以下、粉塵及び悪臭低減装置と略記する）の実施形態を説明する。図１〜図３は、本発明の実施形態に係る粉塵及び悪臭低減装置を示すもので、図１は粉塵及び悪臭低減装置の構成を示す説明図、図２は本体部及びノズルの平面図、図３はノズルの概略構成を示す模式図である。また、図４は空気中の飽和水蒸気量と気温との関係を示す説明図である。

本発明の実施形態に係る粉塵及び悪臭低減装置は、例えば、トンネル内で発生する粉塵や硝煙臭等の悪臭を低減するために使用するもので、図１に示すように、本体部１０と、本体部１０に設けた複数のノズル２０と、ノズル２０に水を供給する給水装置３０と、ノズル２０にエアーを供給する給気装置１３０とを主な構成要素としている。本実施形態では、ノズル２０に対して水とエアーとを供給することにより、水のみを供給した場合と比較してミスト粒径を小さくすることができる。なお、ミスト粒径を考慮する必要がない場合には、給気装置１３０を省略してもよい。

さらに、本実施形態では、上述した構成要素に加えて、外気温度計測装置４０と、外気湿度計測装置５０と、給水装置３０から供給される水量を制御するための給水制御装置６０とを備えている。なお、図示しないが、換気設備は、風管７０の他に、送風機等を有している。

＜本体部＞
本体部１０は、換気設備の一部である風管７０の先端部（送風口７１）の前面に取り付けられており、送風口７１の径と略同一径を有する環状となっている。図２に示す例では、送水パイプ１１及び送気パイプ１２を正８角形に組み付けることにより本体部１０を形成する。なお、本体部１０の形状は、正８角形の環状に限られず、３角形、４角形、５角形、６角形等の他の多角形の環状であってもよいし、円形の環状であってもよい。

この本体部１０は、換気設備の風管７０を地山８０に固定するためのメッセンジャーワイヤー９０を用いて、送風口７１に固定する。なお、本体部１０に固定補助具１００を取り付け、この固定補助具１００により本体部１０のふらつきを防止することが好ましい。固定補助具１００は、詳細には図示しないが、風管７０の直径よりも大きな直径を有する環状の部材からなり、本体部１０と固定補助具１００とは複数の連結部材１１０で連結されている。そして、風管７０の先端部近傍に固定補助具１００を取り付けて、メッセンジャーワイヤー９０を用いて地山８０に固定する。したがって、本体部１０と固定補助具１００とが一体となって、風管７０の先端部近傍に取り付けられるので、本体部１０のふらつきを防止することができる。

本実施形態では、本体部１０に送水パイプ１１及び送気パイプ１２の役目を兼ね備えさせて、本体部１０を構成する送水パイプ１１及び送気パイプ１２に複数のノズル２０を配設した構造となっているが、本体部１０にノズル２０を固定する役目のみを持たせて、ノズル２０に直接、給水装置３０からの送水管１２０と、給気装置１３０からの送気管１４０を連通接続してもよい。

＜ノズル＞
本体部１０には、図２に示すように、給水装置３０からの送水管１２０を接続するための給水口１３と、給気装置１３０からの送気管１４０を接続するための給気口１４と、複数のノズル２０とが設けられている。各ノズル２０は、霧状の水を噴出するための部材で、本実施形態では２流体ノズルを使用している。

本実施形態で用いるノズル２０は、図３に示すように、送水パイプ１１と送気パイプ１２とが連通接続されており、送水パイプ１１からの水と送気パイプ１２からのエアーが混合部２１で混合されて、噴射口２２から噴射されるようになっている。本実施形態で用いるノズル２０は、例えば５〜４０μｍ程度のミスト（霧状の水）を噴出することができる。

なお、ノズル２０の形状や個数は、ミストを供給する地下空間の容積や予想される粉塵量及び硝煙量、風管７０の断面積、風管７０からの風量等の環境に応じて、適宜変更して実施することができる。また、図２に示す例では、給水口１３及び給気口１４をそれぞれ１箇所ずつ設けているが、給水口１３及び給気口１４をそれぞれ複数箇所設けることにより、各ノズル２０への給水圧力及び給気圧力を安定させることができる。

＜給水装置＞
給水装置３０は、ノズル２０に水を供給するための装置で、例えば、給水量を調節可能な給水ポンプからなる。給水装置３０と本体部１０の送水パイプ１１とは、送水管１２０により連通接続されている。なお、給水ポンプの容量は、ミストを供給する地下空間の容積や予想される粉塵量及び硝煙濃度、風管７０の断面積、風管７０からの風量等の環境に応じて、適宜変更して実施することができる。

＜給気装置＞
給気装置１３０は、ノズル２０にエアーを供給するための装置で、例えば、給気量を調節可能なエアーポンプからなる。給気装置１３０と本体部１０の送気パイプ１２とは、送気管１４０により連通接続されている。なお、エアーポンプの容量は、ミストを供給する地下空間の容積や予想される粉塵量及び硝煙濃度、風管７０の断面積、風管７０からの風量等の環境に応じて、適宜変更して実施することができる。また、上述したように、ミスト粒径を考慮する必要がない場合には、給気装置１３０を省略することができる。

＜外気温度計測装置＞
外気温度計測装置４０は、換気設備により送気される外気の温度を計測するための装置で、例えば計測値を電気的に取り出すことができる温度センサを備えたデジタル温度計を使用することができる。外気温度計測装置４０は、風管７０内の適宜位置に取り付けられる。

＜外気湿度計測装置＞
外気湿度計測装置５０は、換気設備により送気される外気の湿度を計測するための装置で、例えば計測値を電気的に取り出すことができる湿度センサを備えたデジタル湿度計を使用することができる。外気湿度計測装置５０は、風管７０内の適宜位置に取り付けられる。

＜給水制御装置＞
給水制御装置６０は、給水装置３０から供給される水量が、外気温度計測装置４０により計測された外気の温度及び外気湿度計測装置５０により計測された外気の湿度に対応した飽和水蒸気量以下となるように制御するための装置で、例えば、コンピュータ及びこのコンピュータを動作させて給水量を制御するためのプログラムからなる。具体的には、給水制御装置６０では、気温と飽和水蒸気量との関係を規定した飽和水蒸気量調整データを記憶部（例えばＲＯＭ等）に記憶しておき、飽和水蒸気量調整データを参照すると共に、外気温度計測装置４０及び外気湿度計測装置５０からの入力に基づく演算を行い、給水装置３０に対して制御信号を送信する。

給水制御装置６０に記憶する飽和水蒸気量調整データは、図４に示す空気中の飽和水蒸気量と気温との関係を示すグラフから求めることができる。給水制御装置６０からの制御信号を受信した給水装置３０は、例えば、流量調整弁の開度を調整する等して、給水量を調節する。

＜粉塵の低減効果＞
図５を参照して、本発明の実施形態に係る粉塵及び悪臭低減装置を使用した際の粉塵低減効果について説明する。図５は、粉塵低減効果の実験結果を示す説明図である。
トンネル内でコンクリートの２次吹き付けを実施し、粉塵濃度を測定したところ、図５に示すような結果となった。図５から明らかなように、トンネル内でコンクリートの２次吹き付けを実施した際に、本発明の実施形態に係る粉塵及び悪臭低減装置を作動させた場合と作動させない場合とを比較すると、粉塵及び悪臭低減装置を作動させた場合には、粉塵量を２０％程度低減することができた。

＜悪臭の低減効果＞
図６を参照して、本発明の実施形態に係る粉塵及び悪臭低減装置を使用した際の悪臭低減効果について説明する。図６は、悪臭低減効果の実験結果を示す説明図である。
トンネル内で発破を行い、におい濃度を測定したところ、図６に示すような結果となった。図６から明らかなように、トンネル内で発破を行った際に、本発明の実施形態に係る粉塵及び悪臭低減装置を作動させた場合と作動させない場合とを比較すると、粉塵及び悪臭低減装置を作動させた場合には、硝煙臭を低減することができた。

このように、本発明の粉塵及び悪臭低減装置によれば、簡易で安価な装置でありながら、トンネル等の地下空間で発生する粉塵や硝煙臭等の悪臭を低減することができるので、作業環境の向上に寄与することができる。また、地下空間内の粉塵や硝煙臭等の悪臭が低減されるので、地下空間から排出される排気からも粉塵や硝煙臭等の悪臭が低減されて、工事現場の周辺環境を良好に保つことができる。また、本発明の粉塵及び悪臭低減装置は、簡易な構造であるため、換気設備の延伸に伴って簡単に移動させることができる。このため、工事の進行状況に合わせて適切な位置で粉塵や硝煙臭等の悪臭を低減することができる。

本発明の粉塵及び悪臭低減装置は、地下空間内で発生する粉塵のみを低減させるための粉塵低減装置として使用してもよいし、地下空間内で発生する悪臭のみを低減させるための悪臭低減装置として使用してもよい。また、悪臭低減装置により低減する悪臭は、発破に伴い発生する硝煙臭のみではなく、他の悪臭（例えば薬品臭）であってもよい。

本発明の実施形態に係る粉塵及び悪臭低減装置の構成を示す説明図。 本発明の実施形態に係る粉塵及び悪臭低減装置を構成する本体部及びノズルの平面図。 ノズルの概略構成を示す模式図。 空気中の飽和水蒸気量と気温との関係を示す説明図。 粉塵低減効果の実験結果を示す説明図。 悪臭低減効果の実験結果を示す説明図。

符号の説明

１０ 本体部
１１ 送水パイプ
１２ 送気パイプ
１３ 給水口
１４ 給気口
２０ ノズル（２流体ノズル）
２１ 混合部
２２ 噴射口
３０ 給水装置
４０ 外気温度計測装置
５０ 外気湿度計測装置
６０ 給水制御装置
７０ 風管
７１ 送風口
８０ 地山
９０ メッセンジャーワイヤー
１００ 固定補助具
１１０ 連結部材
１２０ 送水管
１３０ 給気装置
１４０ 送気管

Claims (4)

1. 地下空間で発生する粉塵及び悪臭を低減するための装置であって、
   換気設備の送風口に取り付ける本体部と、
   前記本体部に設けられ、霧状の水を噴出する複数のノズルと、
   前記ノズルに水を供給する給水装置と、
   を備えたことを特徴とする地下空間における粉塵及び悪臭低減装置。
2. 前記ノズルは２流体ノズルからなり、
   前記ノズルにエアーを供給する給気装置を、さらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の地下空間における粉塵及び悪臭低減装置。
3. 前記本体部は、前記送風口の径と略同一径を有する環状となっており、
   前記複数のノズルは、前記送風口の中心部へ向かって霧状の水を噴出するように配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の地下空間における粉塵及び悪臭低減装置。
4. 前記換気設備により送気される外気の温度を計測する外気温度計測装置と、
   前記換気設備により送気される外気の湿度を計測する外気湿度計測装置と、
   前記給水装置から供給される水量が、前記外気温度計測装置により計測された外気の温度及び前記外気湿度計測装置により計測された外気の湿度に対応した飽和水蒸気量以下となるように制御する給水制御装置と、
   を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の地下空間における粉塵及び悪臭低減装置。

Images