JP2011224515A - トンネル工事用電気集じん器 - Google Patents

Abstract

【課題】各部の圧力損失を低減でき、ファン動力を大幅に低減することができるトンネル工事用電気集じん器を提供する。
【解決手段】このトンネル工事用電気集じん器１は、帯電させた粉じんを集じん極板に捕集する集じんユニット２と、この集じんユニット２に粉じんを誘引するファンユニット６と、このファンユニット６で誘引した空気を吐出する吐出ダクトユニット７とを備え、集じんユニット２は、その処理風量が２４００ｍ^３／ｍｉｎ以上且つその誘引する処理風速が７ｍ／ｓ未満である。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の荷台に載置して、トンネル掘削工事中に発生するコンクリート吹き付けの際の粉じんや、発破による粉じんの捕集に用いるトンネル工事用電気集じん器に関する。

トンネル工事中に発生する粉じんを捕集できる車載式の電気集じん器としては、特許文献１に示されるものが提案されている。
この種の電気集じん器は、同程度の粉じんを集じんする場合に、集じんユニットの集じん面積と、その集じんユニットに誘引する処理風量および処理風速とによって性能が決まる。例えば、同特許文献に示される既存のトンネル工事用電気集じん器は、設定される処理風量と処理風速が、「処理風量：１５００ｍ^３／ｍｉｎ以上、処理風速：７ｍ／ｓ以上」のものである。

特開２００１−７９４４５号公報（請求項５）

しかしながら、圧力損失は、処理風速の２乗に比例するものである。そのため、特許文献１に示される既存のトンネル工事用電気集じん器は、処理風速を７ｍ／ｓ以上としているので、圧力損失が大きい。したがって、その集じんユニットへの誘引に要するファン動力も大きくなるという問題がある。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、各部の圧力損失を低減でき、ファン動力を大幅に低減することができるトンネル工事用電気集じん器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、車両の荷台に載置して用いられて、トンネル掘削工事中に発生する粉じんを捕集するトンネル工事用電気集じん器であって、前記粉じんを帯電させて集じん極板に捕集する集じんユニットと、該集じんユニットに粉じんを誘引するファンユニットと、該ファンユニットで誘引した空気を吐出する吐出ダクトユニットとを備え、前記集じんユニットは、その処理風量が２４００ｍ^３／ｍｉｎ以上且つその誘引する処理風速が７ｍ／ｓ未満であることを特徴とする。

ここで、本発明に係るトンネル工事用電気集じん器において、前記ファンユニットは、接続ダクトを介して前記集じんユニットに連結されており、当該接続ダクトは、前記集じんユニット側の開口部が大きく、吐出側に向かうにつれて前記荷台上から離隔するように縮径されており、さらに前記ファンユニットおよびこれに続く前記吐出ダクトユニットは、前記荷台の前方側の上方に前記荷台から離隔して配置されるとともに、前記ファンユニット及び前記吐出ダクトユニット相互の流路が直線的に連結されていれば、各部の圧力損失を低減し、ファン動力を大幅に低減す構成として一層好ましい。

本発明のトンネル工事用電気集じん器によれば、集じんユニットは、その処理風量が２４００ｍ^３／ｍｉｎ以上且つその誘引する処理風速が７ｍ／ｓ未満としているので、処理
風速の２乗に比例する各部の圧力損失を低減でき、ファン動力を大幅に低減することができる。

本発明の一実施形態に係るトンネル工事用電気集じん器を示す図であり、同図（ａ）は正面図、（ｂ）はその左側面図、（ｃ）はその平面図、（ｄ）はその右側面図である。 本発明のトンネル工事用電気集じん器の使用例を説明する図であり、同図（ａ）はトンネル工事作業中における正面図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）はその側面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
本実施形態のトンネル工事用電気集じん器は、トンネル工事中に発生するコンクリート吹き付け粉じんや、発破による粉じんの捕集に用いるものであって、図１に示すように、この電気集じん器１は、集じんユニット２、ファンユニット６、および吐出ダクトユニット７を有し、これらは荷台５１の後部からこの順に配置されて、車両５０の荷台５１上に載置固定されるようになっている。
詳しくは、集じんユニット２は、粉じんを帯電させて捕集するユニットであり、その空気吸込口３を車両５０の後方側に向けて、荷台５１上の後部に配置されている。この集じんユニット２の空気吸込口３側の面には、ゴミなどの大きな異物を捕集するために、保護網２０（同図（ｂ）参照）が空気吸込口３を覆うように設けられている。

そして、この集じんユニット２に、接続ダクト２１を介して粉じんを誘引するファンユニット６が連結されている。さらに、このファンユニット６には、吐出ダクトユニット７が、車両５０の荷台５１の長手方向に沿って略並行な姿勢で直接連結されている。そして、この吐出ダクトユニット７の空気吐出口８が、車両５０の前方に向けて開口している。
上記ファンユニット６内には、ファン６Ａと、このファン６Ａを駆動するモータ６Ｂとが設けられており、このファン６Ａで誘引した空気が、集じんユニット２側から吐出ダクトユニット７側に向けて吐出されるようになっている。

ここで、この電気集じん器１は、上記接続ダクト２１が、集じんユニット２側の開口部が大きく、吐出側に向かうにつれて荷台５１上から離隔するように縮径されている。これにより、ファンユニット６およびこれに続く吐出ダクトユニット７は、荷台５１の前方側の上方に荷台５１から離隔して配置されるとともに、集じんユニット２の上部（集じん器本体２Ａ〜Ｄの部分）、ファンユニット６及び吐出ダクトユニット７が、順にほぼ流路が直線的になるように連結される。
また、その離隔によって形成された荷台５１上の前方の空間には、集じんユニット２用の高圧電源盤９と、ファンユニット６及び高圧電源盤９の起動停止の制御を行う制御盤１０とが配設されている。そして、これら高圧電源盤９、制御盤１０および上記集じんユニット２は、一の架台１１上に載置されて荷台５１上に固定される。そして、荷台５１上から離隔されたファンユニット６（および吐出ダクトユニット７）は、高圧電源盤９および制御盤１０の左右の支柱１２によって下方から支持されている。なお、架台１１上の略中央部には、水を噴出して、帯電部４や集じん部５に付着した粉じんを洗い流すための洗浄装置３０が設けられている。

ここで、上記集じんユニット２は、これに誘引する処理風速が７ｍ／ｓ未満となるように、通過断面積（図１（ｂ）での高さＨ×幅Ｗによって規定される面積）を５．８ｍ^２以上としている。また、この集じんユニット２は、複数の集じん器本体を内部に備えており、この例では、車両５０の幅方向に２つ、高さ方向に４つの集じん器本体２Ａ〜２Ｈを
配置している（同図（ｂ）参照）。これにより、ファンユニット６の駆動によって、集じんユニット２に誘引される処理風量は２４００ｍ^３／ｍｉｎ以上且つ処理風速が７ｍ／ｓ未満となるように設定されている。なお、このファンユニット６での送風能力は、上記集じんユニット２を接続した状態で、処理風量が２４００ｍ^３／ｍｉｎとなるものである。

次に、このトンネル工事用電気集じん器の作用・効果について説明する。
図２に示すように、この電気集じん器１をトンネル掘削工事に用いる際には、車両５０の荷台５１に載置した状態で、トンネルＴ内の切羽ＴＪ近くまで自走によって移動させる。そして、同図に示すように、車両５０の後部側を切羽ＴＪ側に向け、車両５０の前部側をトンネル入口側に向けた姿勢で停車させる。この状態で電気集じん器１を稼働させる。集じんユニット２とファンユニット６の所定の運転操作は、上記制御盤１０によって作業者が行う。なお、図２での符号Ｓは、送気管設備であり、符号Ｓ１およびＳ２は、この送気管設備Ｓによる送気のイメージを示している。

今、電気集じん器１を稼働すると、ファンユニット６のファン６Ａの駆動によって空気吸込口３から集じんユニット２内に、コンクリート吹き付け粉じんや発破による粉じんが吸い込まれる（図２での符号Ｆ１）。このとき、ゴミなどの大きな異物は、空気吸込口３を覆う上記保護網２０で捕集され、集じんユニット２内への吸込みが阻止される。次いで、保護網２０を通過して、集じんユニット２内に吸い込まれた粉じんは、集じんユニット２（集じん器本体２Ａ〜Ｈ）に導かれる。集じん器本体２Ａ〜Ｈでは、その帯電部４にて発生するコロナ放電によって粉じんに電荷を与えて帯電させる。帯電した粉じんは、空気の流れにより、帯電部４の下流側に配置された集じん部５に移動する。そして、帯電した粉じんは、集じん部５で形成されるクーロン力や電界の力によって不図示の集じん極板に捕集される。

このようにして粉じんが捕集された後の空気は、上記接続ダクト２１、ファンユニット６、および吐出ダクトユニット７を順に通過して、吐出ダクトユニット７の空気吐出口８から吐出される（図２での符号Ｆ２）。なお、この電気集じん器１では、上記の集じん運転が終わったときには、集じんユニット２に隣接して設けた洗浄装置３０から水を噴出して、集じん器本体２Ａ〜２Ｈの帯電部４や集じん部５に付着した粉じんを洗い流す。
ここで、この電気集じん器１は、集じんユニット２〜ファンユニット６〜吐出ダクトユニット７の風速を上記特許文献１に示される例よりも低く設定している。

つまり、上述のように、この集じんユニット２は、空気の通過断面積を５．８ｍ^２以上（これに対し、上記特許文献１に示される例では３．６ｍ^２程度）に大型化しており、更に集じんユニット２の通過断面積だけでなくファンユニット６部の内径も併せて大型化している。具体的には、ファンユニット６は、集じんユニット２に誘引する処理風速が７ｍ／ｓ未満になるように設定されている。これにより、本実施形態の例では、集じんユニット２における処理風量が２４００ｍ^３／ｍｉｎ以上且つ処理風速が７ｍ／ｓ未満に設定されるので、各部の圧力損失を一層低減でき、また、ファン動力を大幅に低減することを可能とした。

さらに、この電気集じん器１によれば、ファンユニット６は、接続ダクト２１を介して集じんユニット２に連結されており、接続ダクト２１は、集じんユニット２側の開口部が大きく、吐出側に向かうにつれて荷台５１上から離隔するように縮径されており、さらにファンユニット６およびこれに続く吐出ダクトユニット７は、荷台５１の前方側の上方に荷台５１から離隔して配置されるとともに、ファンユニット６及び吐出ダクトユニット７相互の流路が直線的に連結されているので、車両５０の後部側の空気吸込口３から吸い込まれた空気（図２の符号Ｆ１）は、ほぼ直線的に、集じんユニット２の上部（集じん器本体２Ａ〜Ｄの部分）、ファンユニット６、及び吐出ダクトユニット７を順に通過されて空
気吐出口８から吐出される（図２の符号Ｆ２、および図１（ａ）参照）。そのため、この電気集じん器１は、圧力損失を一層少なくし得て、集じん能力を一層高めることができる。

この電気集じん器１が、どの程度圧力損失を低減しているかを具体的に示す。
上記特許文献１では、処理風量１５００ｍ^３／ｍｉｎ以上、処理風速７ｍ／ｓ以上としているが、これによる電気集じん器は処理風量別に４機種あり、その中で処理風量２０００ｍ^３／ｍｉｎの機種が本発明の電気集じん器に最も近似する処理風量であることからこの機種と対比すると、同文献に示される集じん器本体での処理風速が約８．５ｍ／ｓであったのに対し、本発明に規定する集じんユニット２での処理風速は６．７ｍ／ｓであり、圧力損失は４０％の低減となる。さらに、同文献に示されるファンユニットでの処理風速は１８．７ｍ／ｓであったのに対し、本発明に規定するファンユニット６での処理風速は１２．７ｍ／ｓであり、圧力損失は５４％の低減となる。

特に、この種のトンネル工事用電気集じん器の処理風速は、単に速ければよいというものではなく、トンネル内での環流効果を得るには本発明に規定する処理風量と処理風速の範囲が好ましいのである。
本実施形態の例では、ファンユニット６での処理風速を１２．７ｍ／ｓとすることで、処理風量が２４００ｍ^３／ｍｉｎであり、これにより、集じんユニット２での処理風速が７ｍ／ｓ未満に設定されるものであるが、このとき、コンピュータでのシミュレーションの結果によれば、図２に示すような、トンネルＴ内での環流効果が得られるという格別顕著な効果を奏する。

つまり、この電気集じん器１に規定するように、集じんユニット２の処理風量を２４００ｍ^３／ｍｉｎ以上且つ誘引する処理風速を７ｍ／ｓ未満とすれば、同図に示すように、空気吐出口８から吐出される空気（Ｆ２）は、その流速が遅いことにより、同図での符号Ｆ３〜Ｆ４〜Ｆ５に示すように環流されて、空気吸込口３から再び吸い込まれるのである。これにより、一度には処理しきれなかった粉じんをＦ３〜Ｆ４〜Ｆ５に示す環流とともに導いて、空気吸込口３から再び集じんユニット２に導入することができる。よって、トンネルＴ内の切羽ＴＪ近くを巡る空気ＦＪの清浄度を一層向上させることができるのである。
なお、本発明に係るトンネル工事用電気集じん器は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能であることは勿論である。

１ トンネル工事用電気集じん器
２ 集じんユニット
３ 空気吸込口
４ 帯電部
５ 集じん部
６ ファンユニット
７ 吐出ダクトユニット
８ 空気吐出口
９ 高圧電源盤
１０ 制御盤
１１ 架台
１２ 支柱
２０ 保護網
２１ 接続ダクト
３０ 洗浄装置
５０ 車両
５１ 荷台

Claims (2)

1. 車両の荷台に載置して用いられて、トンネル掘削工事中に発生する粉じんを捕集するトンネル工事用電気集じん器であって、
   前記粉じんを帯電させて集じん極板に捕集する集じんユニットと、該集じんユニットに粉じんを誘引するファンユニットと、該ファンユニットで誘引した空気を吐出する吐出ダクトユニットとを備え、
   前記集じんユニットは、その処理風量が２４００ｍ^３／ｍｉｎ以上且つその誘引する処理風速が７ｍ／ｓ未満であることを特徴とするトンネル工事用電気集じん器。
2. 前記ファンユニットは、接続ダクトを介して前記集じんユニットに連結されており、当該接続ダクトは、前記集じんユニット側の開口部が大きく、吐出側に向かうにつれて前記荷台上から離隔するように縮径されており、
   さらに、前記ファンユニットおよびこれに続く前記吐出ダクトユニットは、前記荷台の前方側の上方に前記荷台から離隔して配置されるとともに、前記ファンユニット及び前記吐出ダクトユニット相互の流路が直線的に連結されていることを特徴とする請求項１に記載のトンネル工事用電気集じん器。

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