JP4824045B2 - 静電フィルタを備える高速トンネルファン - Google Patents

Description

本発明は、トンネルの天井に配置されて空気を排出してトンネルを換気する、ジェットファンやブースタファンのような高速トンネルファンに関する。より具体的には、本発明は、高速トンネルファンであって、その前又は後に連結されて高速トンネルファンに吸入された又はそれから排出された空気に含まれる埃や粒子のような汚染物質を収集してトンネル内の汚染空気を洗浄する静電フィルタに関する。

トンネル建設技術の向上により、トンネルの数が増加し、且つトンネルがより長くなっている。トンネルがより長くなると、空気の循環がより困難になり、車両によって発生される煤と煙、汚染物質及び微小埃の密度がより高くなっている。

トンネルの内側では、外側よりも空気密度が低く、対流現象は、通常発生せず、それによって、トンネル内の空気汚染が深刻になる。

トンネル内の空気汚染の研究の結果、トンネル内の空気汚染は、微小埃（ＰＭ１０）、二酸化炭素及び揮発性有機化学物質等の不純物が基準値の最大５倍を超えるように深刻となっていることが分かっている。特に、微小埃（ＰＭ１０）の場合において、約１３９μｌ／ｍ³が検出され、それは、他の有害物質よりもかなり高い。

微小埃は、１０μｍよりも小さい空気動力学的直径を有する埃を意味し、これらの埃を連続的に吸入すると人体に深刻な問題を引き起こす。

また、トンネル内の空気汚染と不純物は、運転手が視野を確保し且つ安全な車間距離を維持することを困難にし、それによって事故の発生率が高まり、呼吸器官の病気を運転手の呼吸器官に引き起こす。

トンネル内の汚染空気は、トンネル回りの住居地域に排出されて農作物や土壌を汚染し、それによって、莫大な損害を引き起こす。

トンネル内の空気が汚染されるのを防止するために、トンネル内に埃収集手段を設置して、トンネルから排出される空気を洗浄することが必要である。

しかしながら、図１に示されるように、高速トンネルファン２０は、トンネル内に設置されて排出されるべきトンネル内の空気をトンネルの外側に駆動するが、この高速トンネルファン２０から排出されるべき空気を清浄にする方法がない。

埃収集手段として、比較的単純な構造を有し且つ高埃収集効率を有する静電沈降手段は、高速トンネルファンに取り付けられることができるが、既存の静電沈降手段を使用することには幾つかの問題が生じる。

第１に、高速で静電沈降手段を通過するガスの場合、空気の流量が静電沈降手段の制限空気流速で１ｍ／ｓだけ増加すると、埃収集効率は、約５から１０％低下し、それによって、埃収集効率が低くなる。

第２に、静電沈降手段の帯電部分は、典型的には、ワイヤ方法やソー方法を使用するが、ガスが高速で流れる時に反応構造領域が小さいので、汚染埃や粒子を帯電するのには制限があり、それによって、埃収集効率を高く保持できない。

最後に、埃や粒子を収集するための収集部分は、交互プレートやステンレスプレートより作られるが、交互プレートやステンレスプレートは、汚染埃や粒子を収集し収蔵することに制約があり、静電誘導電圧を一定の分布で発生せず、且つ非効率な電圧使用に起因して消費電力が高くなるので効率が低下する。

従って、プレートタイプの収集部分を使用して汚染埃や粒子を収集するために、非常に多くのプレート構造体が必要である。

これらの理由によって、静電沈降手段を高速トンネルファンに取り付けることは不可能である。

本発明の目的は、トンネル内の煤と煙、汚染粒子、及び微小埃が収集されてトンネル内の空気を清浄にし、１０ｍ／ｓよりも高い空気流量（例えば、約１５ｍ／ｓから３０ｍ／ｓ）でも高い埃収集効率が達成される静電フィルタを備える高速トンネルファンを提供することである。

本発明の他の目的は、有毒な煤や煙を一瞬に除去して被害者を減少するための静電フィルタを備える高速トンネルファンを提供することである。

本発明の一態様は、静電フィルタを備えるトンネルフィルタであって、円筒形トンネルファン、とパイプアセンブリを含む静電フィルタと、を備え、前記パイプアセンブリは、平行に配置されて円筒形状を形成する複数のパイプを含み、各パイプは、誘導電圧で微小埃を収集させるための静電誘導手段を有し、静電フィルタは、トンネルファンの前又は後に連結される、トンネルファンを提供する。

この静電誘導手段は、前記複数のパイプ内に挿入される複数の回転突起プレートを含み、回転突起プレートの各々は、その両面に形成された複数の突起を有し、回転突起プレートは、ねじり形態に形成される。

静電フィルタは、更に、前記パイプアセンブリの前及び後に配置され、回転突起プレートに連結され、且つ外部電力供給手段に電気的に接続された電力供給支持体を備える。

静電フィルタは、更に、前記パイプアセンブリを収容するための、前記パイプアセンブリを電気的に絶縁するための内壁に形成された絶縁モールドを有するハウジングを備える。

前記パイプは、六角形横断面を有する。

前記静電フィルタは、前記パイプアセンブリに嵌合されて電力供給手段を固定する固定リングを備え、前記トンネルファンは、この固定リングを介して前記パイプアセンブリに連結される。

前記電力供給支持体は、格子形態に配置される水平方向支持体と垂直方向支持体とを備える。

前記パイプは、その内壁に長手方向に形成された複数の溝を有する。

前記静電フィルタは、更に、前記パイプアセンブリを仕上げるためのアセンブリ仕上げ手段を備える。

前記アセンブリ仕上げ手段は、不燃性シリコンベースの材料で作られる。

前記回転突起プレートの幅は、前記六角形パイプの直径の三分の一（１／３）から二分の一（１／２）であり、且つ突起の高さは、前記六角形パイプの直径の十分の一（１／１０）から八分の一（１／８）である。

前記電力供給支持体は、更に、回転突起プレートに連結された水平方向支持体を締結又は解放して回転突起プレートの張力を調節するための張力調節手段を備える。

本発明の他の態様は、静電フィルタを備えるトンネルファンであって、空気をトンネルの外部へ駆動するためのトンネルファン、と前記トンネルファンに連結された静電フィルタと、を備え、静電フィルタは、平行に配置された複数のパイプと前記複数のパイプに挿入された複数の回転突起プレートを含むパイプアセンブリを備え、回転突起プレートの各々は、その両側に形成された複数の突起を有し、前記回転突起プレートは、ねじり形態に形成され、前記パイプアセンブリの前と後に配置され、回転突起プレートに連結され、且つ外部電力供給手段に電気的に接続された電力供給支持体を備え、このトンネルファンは、前記パイプアセンブリを収容ための、前記パイプアセンブリを絶縁するための内壁に形成された絶縁モールドを有するハウジングと、前記パイプアセンブリに嵌合して前記電力供給手段を固定するための固定リングと、を備え、前記トンネルファンと前記静電フィルタは、前記トンネルファンを介して連結される、トンネルファンを提供する。

以下に、本発明の例示の実施の形態を詳細に記述する。しかしながら、本発明は、以下に開示する例示の実施の形態に制限されず、種々のタイプで実施することができる。従って、これらの例示の実施の形態は、本発明の完全な開示のため及び本発明の範囲を当業者に十分に知らせるために提供される。

図２は、本発明の例示の実施の形態に従う静電フィルタを備える高速トンネルファンを示す。図２（ａ）に示されるように、高速トンネルファン１は、その前又は後に連結又は取り付けられた静電フィルタ２を含むので、高速トンネルファン１と静電フィルタ２は、一列に配置される。

高速トンネルファン１と静電フィルタ２は、一列に配置されているので、トンネル内の空気は、図２（ｂ）に示されるように、その流れ方向を変化することなく、高速トンネルファン１と静電フィルタ２を通過する。即ち、図２（ｃ）に示されるように、静電フィルタ２内の複数の六角形パイプは、高速トンネルファン１に対して一列に配置され、空気流を乱すことなく埃や粒子を収集できる。

このような構造の静電フィルタ２を備える高速トンネルファン１は、１０ｍ／ｓを超える空気流速で流れる空気中の煤と煙、汚染物質、及び１０μｍ未満の微小埃や粒子を収集し、トンネル内の汚染空気を浄化する。

以降、本発明の例示の実施の形態に従う高速トンネルファン１に連結された静電フィルタ２を、図３乃至図１１を参照してより詳細に述べる。

静電フィルタ２は、六角形パイプアセンブリ１０、回転突起プレート２０、電力供給支持体３０、ハウジング４０、及び高電圧供給手段５０を備える。

六角形パイプアセンブリ１０は、アルミニウム製で、電気的に接地され、平行に配置された、所定の長さを有する複数の六角形パイプ１００を備える。六角形パイプアセンブリ１０は、高速トンネルファン１に対して一列に配置される。

回転突起プレート２０は、その両側に形成された複数の突起２２とその両端に形成された接続部２４を有する。回転突起プレート２０は、六角形パイプ１００よりも長い金属プレート製である。回転突起プレート２０は、ねじり形態に形成されて遠心力を収集ターゲット（例えば、埃や粒子）に提供し、各六角形パイプ１００内に挿入されて、各六角形パイプ１００の中心に配置される。

電源支持手段３０は、六角形パイプアセンブリ１０の前又は後に配置され、六角形パイプ１００の外側に露出される回転突起プレート２０の接続部２４に連結されて、回転突起プレート２０を固定する。電力供給支持体３０は、回転突起プレート２０を高電圧供給手段５０に電気的に接続する。

ハウジング４０は、前及び後ろが六角形パイプアセンブリ１０を収容するように開口された円筒形状を有する。ハウジング４０は、１対１の方法で高速トンネルファン１の外側ケースの前又は後に連結される固定手段７０とハウジングの内壁に所定の厚みで形成された絶縁モールドを有する。

高電圧供給手段５０は、電力供給支持体３０に電気的に接続されて回転突起プレート２０に高電圧を供給する。

図３は、本発明の例示の実施の形態に従う本発明の静電フィルタの埃収集原理と六角形パイプの構造的特徴を記述するための六角形パイプの一例を示す図である。六角形パイプ１００は、アルミニウムのような良好な電気導電性を有する材料製であり、図３（ｂ）に示すように六角形横断面を有する。

六角形パイプ１００は、図３（ｂ）に示すように、内表面に長手方向に形成された複数の溝を有する。溝は、六角形パイプの内表面領域、即ち、収集表面領域を拡大するように働き、それによって、埃収集効率を増加する。

電気的に接地され且つねじられた回転突起プレート２０は、六角形パイプ１００の長手方向の中心に配置される。

高電圧が、高電圧供給手段５０から電力供給支持体３０を介して回転突起プレート２０に印加されると、プラス（+）静電誘導が回転突起プレート２０の回りに生じ、マイナス（−）静電誘導が六角形パイプ１００のひだ形状の内壁１００ａの内壁に生じる。

この状況で、微小埃や粒子を含む空気が六角形パイプ１００に流れると、微小埃や粒子は、図３（ａ）に示されるように、回転突起プレート２０によって回転される空気と共に回転しながら、帯電される。帯電された微小埃や粒子は、クーロン力と遠心力によって内表面、即ち、六角形パイプ１００の内壁１００ａに引き付けられてスタックされ、トンネル内の汚染空気が浄化される。

このような構造体の六角形パイプ１００と回転突起プレート２０は、帯電されるべき部分を拡大する。即ち、帯電は、全六角形パイプ１００内に生じるので、埃収集性能が改良される。汚染された空気が回転されて微小埃や粒子に対して遠心力を提供するので、微小埃や粒子が塊となり、それによって、１０μｍ未満の直径を有する微小埃や粒子でさえ収集されることができる。

図４は、本発明の例示の実施の形態に従う回転突起プレートの一例を示す。回転突起プレート２０は、突起２２が両側に形成され、接続部２４が両端に形成され、収集ターゲットに対して遠心力を提供するようにねじられるように構成される。回転突起プレート２０は、各六角形パイプ１００内に挿入され、その中心に配置される。この時に、接続部２４の両方は、図４（ａ）に示されるように、六角形パイプ１００の外側に露出される。

回転突起プレート２０は、図４（ｂ）に示されるように、流れる空気に回転力を与えて渦を発生するために所定の幅を有するねじり構造を有する。

回転突起プレート２０の幅Ｄ２は、渦を発生するために、六角形パイプ１００の直径Ｄ１の三分の一（１／３）から二分の一（１／２）であり、突起２２の高さＤ３は、六角形パイプ１００の直径Ｄ１の十分の一（１／１０）から八分の一（１／８）であることが好ましい。

ねじりの回数は、１回転（３６０°）であることが好ましいが、必要に応じて、この回数は、２回転或いは３回転でも可能である。

図５は、本発明の例示の実施の形態に従う回転突起プレートの一例を示す。図５に示すように、ひだ形状の収集パイプ１０の直径Ｄ１が１００ｍｍの場合、回転突起プレート２０の幅Ｄ２は、５０ｍｍであり、突起２２の高さＤ３は、１０ｍｍである。

従って、回転表面は、六角形パイプ１００に沿って３０ｍｍの幅に形成されており、且つ六角形パイプ１００を通過する空気が、回転表面によって回転され、それによって、回転する空気に含まれる微小埃や粒子が、一緒に回転される。

図６は、本発明の例示の実施の形態に従う回転突起プレートの役割を示す。図６に示されるように、接地された六角形パイプ１００中の回転突起プレート２０は、高電圧供給手段５０に電気的に接続されると共に長手方向の中心に配置されるので、高電圧が高電圧供給手段５０から印加されると、プラスの静電誘導が回転突起プレート２０の回りに回転突起２２に沿って生じると共に、マイナスの静電誘導が誘導電圧によって六角形パイプ１００の内側壁に生じる。

従って、六角形パイプ１００に流れる空気は、回転突起プレート２０に沿って回転され、回転する空気中に含まれる微小埃或いは粒子３は、一緒に回転され、クーロン力と遠心力によって六角形パイプ１００の内壁に収集され且つスタックされる。

図７は、本発明の例示の実施の形態に従う六角形パイプアセンブリ、回転突起プレート及び電力供給支持体のアセンブリ構造体を示す。

図７（ａ）に示されるように、六角形アセンブリ１０は、複数の六角形パイプ１００が円筒形を形成するために平行に配置されるように構成される。

六角形パイプアセンブリ１０を電気的に絶縁し且つそのアセンブリ状態を維持するために、図８に示されるように、六角形パイプアセンブリ１０は、アセンブリ仕上げ手段６０によって所定の厚みに仕上げられる。不燃性シリコンベースの材料がアセンブリ仕上げ手段６０として使用されることが好ましい。

即ち、図８（ａ）に示されるように、アセンブリ仕上げ手段６０は、六角形パイプアセンブリ１０の全外表面を囲む。アセンブリ仕上げ手段６０は、図８（ｂ）に示されるように、六角形パイプアセンブリ１０を外部から絶縁すると共に六角形パイプ１００を固定してそのアセンブリ状態を維持する。

図９は、本発明の例示の実施の形態に従い静電フィルタの固定リングを示す。固定リング７０は、アセンブリ仕上げ手段６０によって仕上げられた六角形パイプアセンブリ１０の前と後に嵌合される。固定リング７０は、所定の長さだけ突出し、電力供給支持体３０に連結され、且つ高電圧供給手段５０に電気的に接続される。

固定リング７０のおかげで、回転突起プレート２０を固定するための電力供給支持体３０は、固定され、高電圧供給手段５０に電気的に接続される。

ここで、回転突起プレート２０は、各六角形パイプ１００に挿入されるので、図７（ｂ）に示されるように、回転突起プレート２０の数は、実質的に六角形パイプ１００の数と同じである。

上述のように、回転突起プレート２０は、それが六角形パイプアセンブリ１０の前と後に嵌合される固定リング７０に連結され、固定リング７０を介して高電圧供給手段５０に電気的に接続された電力供給支持体３０に連結されるように固定される。従って、回転突起プレート２０は、１１，０００ボルトを超える直流（ＤＣ）電圧によって電荷が供給される。

電力供給支持体３０は、種々な形態で実現されることができる。例えば、図７（ｂ）に示されるように、電力供給支持体３０は、水平方向支持体３２と垂直方向支持体３４を備える。水平方向支持体３２と垂直方向支持体３４のいずれかは高電圧供給手段５０に電気的に接続されている。水平方向支持体３２と垂直方向支持体３４は、回転突起プレート２０の張力を調節するための張力調節手段３６によって互いに連結されている。

張力調節手段３６は、図７（ｂ）に示されるように、回転突起プレート２０の張力を調節するために回転突起プレート２０に連結された水平方向支持体３２を締結又は解放するための構造を備えていてもよい。

図１０は、本発明の例示の実施の形態に従うハウジングの一例を示す。

アセンブリ仕上げ手段６０と固定リングによって仕上げられた六角形パイプアセンブリ１０は、内壁に形成された絶縁モールド８０を有するハウジング４０内に嵌合される。

絶縁モールド８０は、高電圧から静電フィルタを電気的に絶縁するために合成樹脂で作られる。絶縁モールド８０は、ハウジングのフレームとして働く。

要約すれば、本発明の静電フィルタ２は、複数の六角形パイプ１０が組みつけられて六角形パイプアセンブリ１０を形成し、六角形パイプアセンブリ１０がアセンブリ仕上げ手段６０によって仕上げられ、固定リングが六角形パイプアセンブリ１０の前と後に嵌合され、このような六角形パイプアセンブリ１０がハウジング４０によって収容されるように構成される。

回転突起プレート２０は、各六角形パイプ１００内に挿入され、固定リング７０に連結された電力供給手段３０に連結される。このような六角形パイプアセンブリ１０は、内壁に形成された絶縁モールド８０を有するハウジング４０によって収容される。

六角形パイプアセンブリ１０は、電気的に接地され、且つ固定リング７０は、高電圧供給手段５０に電気的に接続される。

図１１は、本発明の例示の実施の形態に従う静電フィルタを示す。図１１に示されるように、ハウジング４０は、高電圧供給手段５０に接続される電力接続部４２とトンネルの天井に静電フィルタを固定するための固定手段４４を更に備えることができる。

詳細には示されていないが、ハウジング１０は、１対１の方法で高速トンネルファン１の外側ケースに連結され、連結された部分は、固く締められることが好ましい。ハウジング４０は、高速トンネルファン１に取り付け可能に連結されることが好ましい。

本発明に従う高速トンネルファンのための静電フィルタを備える高速トンネルファンは、以下の利点を有する。１０ｍ／ｓよりも大きな流速（例えば、１５ｍ／ｓから３０ｍ／ｓ）で流れる汚染空気中の微小埃や粒子を収集することができる。微小埃や粒子は、各六角形パイプ内に生じる渦によって塊にされて遠心力で収集され、それによって、粒子収集性能が向上される。その結果、高速トンネルファンによって駆動され且つトンネルの外側に排出される汚染空気が浄化され、それによって、トンネルの周囲が汚染されるのを防止する。

更に、埃収集領域は、六角形パイプの数と同じだけ増加され、それによって、埃収集性能、収集された埃の量、及び埃収集効率が向上される。

従来の高速トンネルファンを示す図である。 本発明の例示の実施の形態に従う静電フィルタを備える高速トンネルファンを示す図である。 本発明の例示の実施の形態に従う、本発明の静電フィルタの埃収集原理と六角形パイプの構造的特徴を述べるための六角形パイプの一例を示す図である。 本発明の例示の実施の形態に従う回転突起プレートの一例を示す図である。 本発明の例示の実施の形態に従う回転突起プレートの一例を示す図である。 本発明の例示の実施の形態に従う回転突起プレートの役割を示す図である。 本発明の例示の実施の形態に従う六角形パイプアセンブリ、回転突起プレート及び電力供給支持体のアセンブリ構造を示す図である。 本発明の例示の実施の形態に従う静電フィルタのアセンブリ仕上げ手段を示す図である。 本発明の例示の実施の形態に従う静電フィルタの固定リングを示す図である。 本発明の例示の実施の形態に従うハウジングの一例を示す図である。 本発明の例示の実施の形態に従う静電フィルタを示す図である。

符号の説明

１：高速トンネルファン
１０：六角形パイプアセンブリ
２：静電フィルタ
２０：回転突起プレート ２２：突起
２４：接続部
３０：電力供給支持体 ３２：水平方向支持体
３４：垂直方向支持体 ３６：張力調節手段
４０：ハウジング ４２：電力接続部
４４：固定手段
５０：高電圧供給手段
６０：アセンブリ仕上げ手段
７０：固定リング
８０：絶縁モールド

Claims (1)

1. 円筒形トンネルファン、とパイプアセンブリを含む静電フィルタと、を備え、前記パイプアセンブリは、平行に配置されて円筒形状を形成する複数のパイプを含み、各パイプは、誘導電圧で微小埃を収集させるための静電誘導手段を有し、静電フィルタは、トンネルファンの前又は後に連結され、
   前記静電誘導手段は、前記複数のパイプ内に挿入される複数の回転突起プレートを含み、回転突起プレートの各々は、その両側に形成された複数の突起を有し、回転突起プレートは、ねじり形態に形成され、
   前記静電フィルタは、更に、前記パイプアセンブリの前と後に配置され、回転突起プレートに連結され、且つ外部電力供給手段に電気的に接続された電力供給支持体を備え、
   前記静電フィルタは、更に、前記パイプアセンブリを収容するための、前記パイプアセンブリを電気的に絶縁するための内壁に形成された絶縁モールドを有するハウジングを備え、
   前記パイプは、六角形横断面を有し、
   前記静電フィルタは、前記パイプアセンブリに嵌合されて電力供給手段を固定する固定リングを備え、前記トンネルファンは、この固定リングを介して前記パイプアセンブリに連結され、
   前記電力供給支持体は、格子形態に配置される水平方向支持体と垂直方向支持体を備え、
   前記パイプは、その内壁に長手方向へ形成される複数の溝を有する、静電フィルタを備えるトンネルファンであって、
   前記静電フィルタは、更に、前記パイプアセンブリを仕上げるためのアセンブリ仕上げ手段を備え、
   前記回転突起プレートの幅は、前記六角形パイプの直径の三分の一（１／３）から二分の一（１／２）であり、且つ前記突起の高さは、前記六角形パイプの直径の十分の一（１／１０）から八分の一（１／８）である、
   トンネルファン。