JP3552863B2 - トンネル用電気集じん機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車道トンネルの側坑内に据付けてトンネル内の空気を清浄化するトンネル用電気集じん機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル距離の長い車道トンネルでは、自動車の排気ガス，煤煙，浮遊粉塵などによる空気の汚損でトンネル内部の視界（見通し距離）が低下することから、これを改善する目的でトンネル内に設けた換気用の側坑に電気集じん設備を設置し、トンネルの車道（本坑）から取り込んだ汚染空気を電気集じん機に通して清浄化した後、清浄空気を再び送風機により車道空間に吹出してトンネル内部での視界を改善するようにしている。
【０００３】
図２はかかるトンネル用電気集じん機の構成概要図である。図において、１はトンネルの換気用側坑、２は側坑内に設置した電気集じん機であり、前後に入口ダンパ３ａ，出口ダンパ３ｂを配した本体フレーム３の内部には、前後段に並ぶ帯電部４，集じん部５を組にした集じんユニット６の複数組（トンネル内での取扱い性を考慮して、通常は４〜１２基に分割した小型の集じんユニットを上下，左右に並べて本体フレームに組み込んでいる）、および水洗浄ノズル７などを収設した構成になる。また、８は集じん機本体と別置した高圧発生電源装置であり、図３で示すように該電源装置８から引出した出力側の給電フィーダ（ケーブル）９，１０，および各フィーダから分岐した分岐ライン９ａ，１０ａを介して各ユニット（Ｉ〜ＩＶで表す） の帯電部４，集じん部５へ直流高圧を印加するようにしている。なお、電気集じん機用の高圧発生電源装置８は良く知られているように、基本的には出力電圧制御用のサイリスタ，昇圧変圧器，整流回路を組み合わせた構成で交流入力を高圧直流に変換して出力するものであり、集じんユニット側で火花放電，アーク放電が生じてスパークオーバーした際には、これを抑えるように給電電圧を低下，ないし給電を停止させる制御手段を備えている。
【０００４】
ここで、トンネル用電気集じん機に採用されている集じんユニット６（１ユニット分）の帯電部４，集じん部５の構造を図４に略示的に示す。すなわち、帯電部４は放電線（０．２６ｍｍφの細鋼線） ４ａと接地極板４ｂを５〜６ｍｍ程度の間隔を隔てて交互に配列したもので、１ユニット当たり３００本程度の放電線４ａが張られている。また、集じん部５は厚さ０．５ ｍｍ程度の薄鋼板で作られた平板状の高圧極板５ａと接地極板５ｂを間隔５〜６ｍｍ程度の間隔を隔てて交互に配列した構成になる。
【０００５】
そして、帯電部４では放電線４ａに正の高電圧（ＤＣ１１ｋＶ）を印加して放電線の周囲に正コロナを発生させ、集じん部５では高圧極板５ａに正の高電圧（ＤＣ５．５ ｋＶ）を印加して極板５ａと５ｂの間に高電界強度の電場を形成し、電気集じん機２に導入した被処理空気に含まれている煤じんなどの浮遊粒子を前段の帯電部４でプラス荷電し、後段の集じん部５にて静電クーロン力により浮遊粒子を接地極板５ｂ上に捕集する。なお、集じん部５で捕集したダストは、定期的に集じん運転を一時的に停止し、洗浄水を噴射して集じん極板から洗い落として排除するようにしている。
【０００６】
なお、車道トンネル用電気集じん機の現行での標準仕様（日本道路公団）は、処理風速が７ｍ／ｓｅｃ，１ユニット当たりの処理風量が３．７５ｍ^３ ／ｓｅｃ ，集じん効率が８０％以上に規定されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記のトンネル用電気集じん機で処理する空気の性状は、トンネル内の湿度，煤煙，粉塵濃度などにより日々，刻々変動する。また、集じん部では集じん運転の時間経過に伴って捕集ダストの堆積量も次第に増大する。これために帯電部，集じん部の電極間における火花放電開始電圧も変化して集じん運転中に火花放電，アーク放電が発生してスパークオーバーすることがある。なお、電気集じん機は集じん効率を高めるために、ある程度の火花放電を許容するような範囲の高電圧で実機運転している。この場合に、火花放電がアーク放電に移行するのを防止するために、高圧発生電源装置にはアーク放電の発生を電流，電圧により検出し、サイリスタ制御により出力電圧を一時的に低めてアーク放電を消滅させ、その後に再び正常な電圧に回復させるような制御手段を備えている。また、電源装置の出力端側には火花放電発生に伴うサージ電圧が電源側に侵入するのを防ぐ高周波リアクトル、オゾンスパークオーバー時の放電電流を低く抑えるために限流抵抗も接続している。
【０００８】
ところで、トンネル用電気集じん機の長期に亘る実機運転実績で得た知見によれば、図３に示した従来の給電方式では、スパークオーバーの発生時に高圧発生電源装置の保護機能が正常に作動しているにもかかわらず、スパークオーバーの発生した集じんユニットには予想しない過大な放電電流が流れ、これが基で帯電部に組み込んだ放電線の寿命が早まって断線したり、集じん部においては爆発的な衝撃音とともにスパーク放電の生じた近傍では極板に捕集されているダストの再飛散が生じ、これが電気集じん機から吹出して下流側のトンネル壁面を汚損したり，トンネルの本坑に還流する空気の粉塵濃度が一時的に増加したりすることが認められている。
【０００９】
そこで、発明者等は前記現象の発生要因を究明したところ、その原因が次の点にあることが判明した。すなわち、電気集じん機の帯電部，集じん部はコンデンサとして働き、特に極板の面積が大きな集じん部の浮遊静電容量はかなり大である。なお、先記した標準仕様の集じんユニットでは、帯電部の静電容量が０．００２ μＦ，集じん部の静電容量が０．３ μＦ である。しかも、図３で示した従来の給電方式では各ユニットの帯電部４，集じん部５の相互間が給電フィーダ９，１０から分岐した分岐ライン９ａ，１０ａを介してダイレクトに導電接続されている。
【００１０】
一方、定常の集じん運転時には各集じんユニットの帯電部４，集じん部５が高電圧で充電されており、その電極間には電荷が蓄積された状態にある。そのために、集じんユニットの一部で帯電部，ないし集じん部（例えば、図３におけるユニットＩＶの集じん部５）でスパークオーバーが生じて短絡状態になると、高圧発生電源装置８の制御動作で集じんユニットへの給電電圧が低下するものの、他の集じんユニットの電極間に蓄えられていた電荷が放電電流ｉとして分岐ライン９ａ，１０ａを通じてスパークオーバーの生じたユニットに回り込んでスパーク放電の発生箇所に集中的に流れ、該部に衝撃的な放電エネルギーを加える。
【００１１】
しかも、他の集じんユニットから分岐ライン９ａ，１０ａを経由してスパークオーバーの生じた集じんユニットに回り込む電流は、先記のように高圧電源装置８の出力端側に内蔵した限流抵抗では制限することがでず、かつ分岐ライン９ａ，１０ａ自身の配線抵抗は極小さいので放電回路の時定数（ＣＲ）も小さく、このために過大な電流が急峻的に流れ込む。この結果、スパークオーバーの生じた帯電部４ではスパーク放電した放電線４ａの温度が急激に上昇し、その熱ストレスが原因で寿命が早まり断線事故を引き起こすようになる。また、集じん部５ではスパーク放電に伴う衝撃により、大きな爆発音，電波ノイズとともに極板５ａ，５ｂに捕集したダストが再飛散するようになる。
【００１２】
本発明は上記の点にかんがみなされたものであり、その目的は前記課題を解決し、高圧発生電源から並列的に給電を受ける複数組の集じんユニットの対し、一部のユニットにスパークオーバーが生じた際に、該ユニットへ他のユニットから集中して回り込む放電電流を制限してスパークオーバーに起因する放電線の寿命低下，捕集ダストの再飛散を効果的に抑制できるよう給電回路を改良したトンネル用電気集じん機を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、各組の集じんユニットの帯電部の放電線を高圧発生電源装置から引出した第１の給電フィーダの各分岐ラインに個々に抵抗器を介して接続し、各組の集じんユニットの集じん部の極板を高圧発生電源装置から引出した第２の給電フィーダの各分岐ラインに個々に抵抗器を介して接続し、一部のユニットでスパークオーバーが生じた際に他のユニットから分岐ラインを経由して回り込む放電電流を限流する。
【００１４】
すなわち、各集じんユニットごとに帯電部，集じん部に接続した給電フィーダの分岐ラインに抵抗器を介挿しておくことにより、一部のユニットでスパークオーバーじ発生した場合に、前記抵抗器が他のユニット側から回り込む電流（ユニットの浮遊静電容量に蓄積されていた電荷の放電電流）を限流し、その電流エネルギーを抵抗器で熱に変かえて消費する。さらに、抵抗器の接続により回路の過渡時定数（ＣＲ）が大きくなるので、それだけ他のユニットから流れ込む電流（蓄積電荷の放出エネルギー）の急峻度が緩和される。これにより、帯電部では放電線の急激な温度上昇に起因する劣化が抑えられ、集じん部ではスパーク放電の衝撃に伴う捕集ダストの再飛散など、スパークオーバーに起因する弊害が効果的に防げる。
【００１５】
また、前記した抵抗器は、定常運転時の電力損失を低く抑える観点から、実用的には抵抗値を２〜５ｋΩに設定するのがよく、また抵抗器を周囲環境から保護するために抵抗素子を絶縁性の高いセラミック外筒に収容したものを採用し、集じん機を水洗浄する際に、同時にセラミックス外筒に表面に付着しているダストを洗浄するのがよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１に基づいて説明する。なお、実施例の図中で図３に対応する同一部材には同じ符号が付してある。
すなわち、図示実施例では、高圧発生電源装置８から各組の集じんユニットの帯電部４，集じん部５に電圧を印加する給電フィーダ９，１０の各分岐線ライン９ａ，１０ａごとに抵抗器１１が接続されている。ここで、抵抗器１１は抵抗素子（セラミック抵抗体）を絶縁碍子などのセラミック外筒に収容したものを採用し、その抵抗値は先記した処理風量３．７５ｍ^３ ／ｓｅｃ の集じんユニット （標準仕様） に対して２〜５ｋΩに設定する。
【００１７】
かかる構成で、電気集じん機の集じん運転中に複数組のうちの一部の集じんユニットで帯電部４，ないし集じん部５で過渡的にスパーク放電が発生した場合に、他の集じんユニットから給電フィーダの分岐ライン９ａ，１０ａを通じてスパークオーバーしたユニットへ集中的に流れ込む電流が抵抗器１１により制限されとともに、抵抗器１１の介挿接続により過渡時定数（ＣＲ）が大きくなるので、それだけ他のユニットからスパーク放電の生じたユニットに流れ込む電流（蓄積電荷の放出エネルギー）の急峻度が緩和される。なお、抵抗器１１の抵抗値を前記のように数ｋΩに設定することにより、定常運転時おける抵抗器で消費する電力損失は給電電力の１％以下で殆ど無視できる。また、抵抗器１１の発生熱は伝熱性の高いセラミック外筒を通じて周囲に熱放散される。
【００１８】
これにより、急峻なスパーク放電電流の通流に伴う瞬間的な温度上昇に起因する放電線の劣化，断線事故、並びに衝撃的な放電衝撃音，捕集ダストの再飛散などの不具合が効果的に抑えられる。
なお、抵抗器１１を収めたセラミック外筒は集じん運転に伴って外筒表面がダスト（カーボンブラックなど）で汚損されるので、集じん機本体の捕集ダストを水洗浄する際に、同時に水噴射ノズル７（図２参照）から噴射水で洗浄するものとする。
【００１９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、複数組の集じんユニットで構成した集じん機本体に対して、各集じんユニットごとに高圧発生電源装置との間に配線した給電フィーダの分岐ラインに抵抗器を接続し、一部のユニットでスパークオーバーが生じた際に他のユニットから分岐ラインを経由して回り込む放電電流（ユニットの浮遊静電容量に蓄積されていた電荷の放電電流）を限流するようにしたことにより、帯電部では放電線の急激な温度上昇に起因する劣化が抑えられ、集じん部ではスパーク放電の衝撃に伴う捕集ダストの再飛散などの弊害を効果的に防止してトンネル用電気集じん機の性能，信頼性の向上化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例によるトンネル用電気集じん機の給電回路図
【図２】トンネル用電気集じん機全体のの構成概要図
【図３】従来におけるトンネル用電気集じん機の給電回路図
【図４】図２における集じんユニットの内部構造を模式的に表した図
【符号の説明】
４ 帯電部
５ 集じん部
８ 高圧発生電源装置
９，１０ 給電フィーダ
９ａ，１０ａ 分岐ライン
１１ 抵抗器

Claims (3)

1. トンネル内に据付けてその本道空間から取り込んだ空気を清浄化するトンネル用電気集じん機であり、前後段に並ぶ帯電部，集じん部を組にした集じんユニットの複数組を本体フレーム内に並置配備し、高圧発生電源装置と各組の集じんユニットの帯電部，集じん部との間で、高圧発生電源装置から引出した第１、第２の給電フィーダを帯電部の放電線，集じん部の極板に分岐接続したものにおいて、各組の集じんユニットの帯電部の放電線を第１の給電フィーダの各分岐ラインに個々に抵抗器を介して接続し、各組の集じんユニットの集じん部の極板を第２の給電フィーダの各分岐ラインに個々に抵抗器を介して接続し、一部のユニットでスパークオーバーが生じた際に他のユニットから分岐ラインを経由して回り込む放電電流を限流するようにしたことを特徴とするトンネル用電気集じん機。
2. 請求項１記載のトンネル用電気集じん機において、抵抗器の抵抗値を２〜５ｋΩに設定したことを特徴とするトンネル用電気集じん機。
3. 請求項１記載のトンネル用電気集じん機において、抵抗器が抵抗素子をセラミック外筒に収容したものであることを特徴とするトンネル用電気集じん機。

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