(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送風機と、空気洗浄器と、気水分離器とを有するトンネル内の排ガス及び粉塵除去装置であって、
送風機は、トンネル内の汚染された空気を吸引して空気洗浄器及び気水分離器を順次経由させ、浄化された空気をトンネル内へ供給するものであり、
空気洗浄器は、風洞と、噴射ノズルを有し、
風洞は、吸引された空気を旋回させつつ流動させる部分であり、
噴射ノズルは、風洞内に噴射した水を旋回する空気に接触させ、空気中に含まれた排ガス，塵，煤煙等を水滴に捕捉して空気中から除去するものであり、
噴射された水は、旋回空気中で微細水滴に分裂して空気中に負イオンを発生し、
気水分離器は、空気洗浄器より送出された空気の旋回運動によって生じる遠心力作用によって、空気中に残存する水滴を除去し、負イオンを含む清浄空気をトンネル内に排気するものであることを特徴とするトンネル内の排ガス及び粉塵除去装置。
【請求項２】
送風機は、気水分離器の下流側に設置され、空気洗浄器の風洞及び気水分離器内を流動する空気に旋回流を生じさせ、空気洗浄器内では気水接触効率を高め、噴射ノズルから噴射した水を分裂させるとともに、気水分離器内では気水の遠心力分離作用を生じさせるものであることを特徴とする請求項１に記載のトンネル内の排ガス及び粉塵除去装置。
【請求項３】
空気洗浄器の風洞は、内外筒間に形成されたものであり、トンネル内の空気を吸引する吸気口が外筒の一端に開口され、吸気口を通して外筒内に吸引されたトンネル内の空気を内筒の周囲を旋回させつつ移送し、外筒内の他端で折返して内筒内に流入させる部分であり、
噴射ノズルは、内筒の周上に配設され、空気の旋回方向に沿って水を噴射するものであり、
気水分離器は、内筒内に形成され、空気の旋回運動によって気水を遠心力分離するものであり、
送風機は、気水分離器の下流側の内筒に装備され、気水分離された空気を気水分離器から吸引し、排気口を通してトンネル内に排気するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のトンネル内の排ガス及び粉塵除去装置。
【請求項４】
気水分離器は、一次分離部と二次分離部とを有し、一次分離部は、空気を旋回させつつ一定領域内を移動させる円筒状の空気管路であり、旋回により生じた遠心力作用で空気中に含まれる水滴を空気管路の内壁に捕捉させて空気中より分離する部分であり、
二次分離部は、一次分離部の空気管路の終端に配設され、螺旋状の固定翼であり、一次分離部から送気される空気の旋回流を受入れ、固定翼の翼面をガイドとして旋回角度を変換し、空気流を空気管路の内壁に衝突させ，微細水滴を捕捉させて空気中より除去するものであることを特徴とする請求項１，２又は３に記載のトンネル内の排ガス及び粉塵除去装置。
【請求項５】
送風機と、気水分離器と、空気洗浄器との組合わせを機体内に有し、機体は、細く長い筒状体であり、トンネルの長手方向に沿ってトンネル内の任意の場所に設置されるものであることを特徴とする請求項３に記載のトンネル内の排ガス及び粉塵除去装置。
【請求項６】
機体は、車輌に搭載されたものであることを特徴とする請求項５に記載のトンネル内の排ガス及び粉塵除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル内に充満する粉塵，排ガスを除去する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用トンネル内では走行車輌の発する排ガス，粉塵が充満し、また、掘進工事中のトンネル内では、掘進機のエンジンより発する排ガスや掘削による粉塵が充満してトンネル内での労働作業環境が悪い。
【０００３】
従来、トンネル内作業においては、バックフィルターを用いてトンネル内の空気中に含まれる粉塵を捕集する集塵装置が実用化されているが、この装置によれば、数日間でフィルターの濾布に目詰りを起こすために、その都度濾布を交換しなければならず、交換の作業が厄介であるという理由から実際にこの集塵装置は、あまり使用されていないのが実情である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
いずれにしてもフィルターは、粉塵などの固形物の除去には有効であるが、ガス状物質を除去することはできない。トンネル内に充満する排ガスを除去するには、これをトンネル外へ強制排気するのが簡単ではあるが、強制排気によって生ずる負圧部分へ他の領域から排ガス等による汚染空気が流入することになって、必ずしもトンネル内の特定領域を浄化できることにはならない。
【０００５】
本発明の目的は、トンネル内の清浄化が求められる特定領域を有効に浄化する装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明によるトンネル内の排ガス及び粉塵除去装置においては、送風機と、空気洗浄器と、気水分離器とを有するトンネル内の排ガス及び粉塵除去装置であって、
送風機は、トンネル内の汚染された空気を吸引して空気洗浄器及び気水分離器を順次経由させ、浄化された空気をトンネル内へ供給するものであり、
空気洗浄器は、風洞と、噴射ノズルを有し、
風洞は、吸引された空気を旋回させつつ流動させる部分であり、
噴射ノズルは、風洞内に噴射した水を旋回する空気に接触させ、空気中に含まれた排ガス，塵，煤煙等を水滴に捕捉して空気中から除去するものであり、
噴射された水は、旋回空気中で微細水滴に分裂して空気中に負イオンを発生し、
気水分離器は、空気洗浄器より送出された空気の旋回運動によって生じる遠心力作用によって、空気中に残存する水滴を除去し、負イオンを含む清浄空気をトンネル内に排気するものである。
【０００７】
また、送風機は、気水分離器の下流側に設置され、空気洗浄器の風洞及び気水分離器内を流動する空気に旋回流を生じさせ、空気洗浄器内では気水接触効率を高め、噴射ノズルから噴射した水を分裂させるとともに気水分離器内では気水の遠心力分離作用を生じさせるものである。
【０００８】
また空気洗浄器の風洞は、内外筒間に形成されたものであり、トンネル内の空気を吸引する吸気口が外筒の一端に開口され、吸気口を通して外筒内に吸引されたトンネル内の空気を内筒の周囲を旋回させつつ移送し、外筒内の他端で折返して内筒内に流入させる部分であり、
噴射ノズルは、内筒の周上に配設され、空気の旋回方向に沿って水を噴射するものであり、
気水分離器は、内筒内に形成され、空気の旋回運動によって気水を遠心力分離するものであり、
送風機は、気水分離器の下流側の内筒に装備され、気水分離された空気を気水分離器から吸引し、排気口を通してトンネル内に排気するものである。
【０００９】
また気水分離器は、一次分離部と二次分離部とを有し、
一次分離部は、空気を旋回させつつ一定領域内を移動させる円筒状の空気管路であり、旋回により生じた遠心力作用で空気中に含まれる水滴を空気管路の内壁に捕捉させて空気中より分離する部分であり、
二次分離部は、一次分離部の空気管路の終端に配設され、螺旋状の固定翼であり、一次分離部から送気される空気の旋回流を受入れ、固定翼の翼面をガイドとして旋回角度を変換し、空気流を空気管路の内壁に衝突させ，微細水滴を捕捉させて空気中より除去するものである。
【００１０】
また送風機と、気水分離器と、空気洗浄器との組合わせを機体内に有し、機体は、細く長い筒状体であり、トンネルの長手方向に沿ってトンネル内の任意の場所に設置されるものである。
【００１１】
また機体は、車輌に搭載されたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図によって説明する。図１，２において、本発明装置は、送風機１と、空気洗浄器２と、気水分離器３との組合せを機体４内に有するものである。送風機１は、トンネル内の汚染された空気を、吸気口５を通して機体４内に吸引し、空気洗浄器２及び気水分離器３を経由して浄化された空気をトンネル内へ排気するものである。機体４は、内筒６と、外筒７との内外二重筒を有する細くて長い筒状体であり、空気洗浄器２は、風洞８と噴射ノズル９との組合せである。風洞８は、内外二重筒６，７間に形成された部分であり、その一端は外筒７に開口された吸気口５に通じ、他端は、外筒７内に開口された内筒６に通じて折返路が形成されている。
【００１３】
噴射ノズル９は、内筒６の周囲に配設され、図３に示すように各噴射ノズル９からは空気の流動方向Ａに沿って、内筒６の外周面の接線方向に水を噴出するものである。風洞８内に吸引されて旋回する空気は噴出水によって洗浄され、次いで気水分離器３に送り出される。
【００１４】
各噴射ノズル９へは、外筒７に一体的に付設されたストレーナタンク１０内の水を噴射ポンプ１１で汲み上げて給水され、風洞８内に噴射された水の大部分は、外筒７の内壁を伝ってストレーナタンク１０内に戻される。
【００１５】
気水分離器３は、空気洗浄器２より受入れた浄化すべき空気中の水滴を除去するものであり、この実施形態においては、一次分離部３ａと二次分離部３ｂとの二段の気水分離処理を行う。一次分離部３ａは、空気洗浄器２の風洞８に連通する内筒６内の空気管路である。空気洗浄器２内で水の噴射を受けた空気は、内筒６内で旋回し、旋回運動によって生じた遠心力作用で空気中の水滴は分離除去される。二次分離部３ｂは、螺旋状の固定翼１２であり、一次分離部３ａの終端の空気管路に配設されている。固定翼１２は、一次分離部３ａから送気される空気の旋回流を受入れ、固定翼１２の翼面をガイドとして旋回角度を変換し、空気流を空気管路である内筒６の内壁に衝突させるものである。
【００１６】
空気流が内筒６の内壁に激しく衝突することによって、空気中に含まれる微細水滴は、内筒６の内壁に捕捉され、空気中より分離除去される。固定翼１２より下流側の内筒６は排気部である。排気部内には、僅かの隙間をおいて、その内周に円錐形の分離筒１３が内装され、分離筒１３はエゼクタ１４に接続される。エゼクタ１４は、その内部に受入れた空気の流路を拡開，縮小して空気流に膨張，収縮を繰返させるものである。エゼクタ１４内を経由した空気流は、送風機１に吸引され、その排気口１５からトンネル内に戻される。なお、分離筒１３の外周と内筒６との間に形成される空間は、エゼクタ１４の拡開部にパイプ１６を通じて連通させてあり、エゼクタ１４内を通過する空気流をもって、分離筒１３の外周に負圧を生じさせている。
【００１７】
本発明装置をトンネル内の工事現場に設置し、送風機１を起動すると、吸気口５に吸引力が生じてトンネル内の汚染空気は、吸気口から機体４内に吸引され、内筒６の周囲を旋回しつつ空気洗浄器の風洞８内に導入される。風洞８内では、ストレーナタンク１０より汲み上げた水が噴射ノズル９より空気の旋回流Ａの方向に噴射され、空気中の排ガス，粉塵，煤煙等を洗い流し、空気は洗浄される。洗浄に使用された水は汚水となり、ストレーナタンク１０に戻され、固形分を除いてその一部は循環使用される。水中に取り込まれた塵埃は、エマルジョン化され、水の持つ吸着力（表面張力）により循環使用しても空気中には放出されない。
【００１８】
洗浄により清浄化された空気は多湿となり、風洞８の終端で図４のように反転して内筒６内の空気管路を引き続き旋回しながら気水分離器３の一次分離部３ａに導入される。一次分離部３ａでは、旋回径の減少により流速と旋回速度とを増し、旋回によって生ずる遠心力作用で水滴は外周に振り切られ、内筒６の内壁に形成される濡れ面に捕捉され、空気中より除かれる。一次分離部３ａを経た後、空気は二次分離部３ｂの固定翼１２の翼面をガイドとして強制的に旋回流Ａの角度が変えられ、空気は、内筒６の内壁に強く吹き付けられて空気中になお残留する微細な水滴が内筒６の内壁に捕捉されて空気中より分離される。内筒６の内壁に捕捉された微細な水滴は、分離筒１３の外周側に吸い寄せられ、水膜となり、ドレンを通してストレーナタンク１０内に戻される。
【００１９】
水滴が除去された空気は、送風機１の排気口１５から清浄空気としてトンネル内に排気される。
【００２０】
本発明においては、機体４は細くて長い筒状体のため、これを図５のように、機体４を車輌１７に搭載し、トンネル１８の掘削現場に設置すれば、掘削機１９より発する排ガス，粉塵などを除去し、また、切羽の進行にあわせて自走若しくは牽引しつつ車輌１７を前進させてゆくことにより、掘削工事の作業現場の環境を清浄に保つことができる。人間の呼吸に必要な空気は、ダクトを通して別途供給される。
【００２１】
また、図６のように機体４を固定設置型としてトンネルの長手方向に沿ってトンネル１８内に据付けることにより、トンネル１８内を走行する車輌２０より発せられる排ガスを有効に除去できる。
【００２２】
本発明によれば、空気清浄器２においては、風洞８内に導入した空気の旋回流中に水を噴射するものであるため、空気中の汚染物質を単に洗浄するだけに止まらず、噴射された水は、空気中で微細水滴に分裂し、いわゆるレナード効果によって付近の空気中に負イオンが発生し、水滴は負イオンと等量の正電荷を得るが、微細水滴は、気水分離器３を経由して空気中から除去され、排気口１５からは負イオンを含む空気がトンネル内に取り出されることになる。
【００２３】
負イオンには除塵効果，除菌効果，脱臭及びガス成分除去効果，調湿効果，帯電防止効果を有することが知られており、負イオンの有するこれらの効果によって、トンネル１８内の環境、特にトンネル内に局所的に形成するトンネル内作業現場の環境は大きく改善される。
【００２４】
以上のように本発明によれば、粉塵、煤煙等で汚染されたトンネル内の空気を、「水」で洗浄するため、汚染物質は除去され、また、洗浄水に低水温の水を用いれば、トンネル内の相対湿度が下がるために体感がよくなり、トンネル内の作業環境を一層改善できる。また、水噴射による水の分裂を利用して負イオンを発生させるため、コロナ放電を利用して負イオンを発生させる場合のようにオゾン等の有害物が副次的に発生することがない。
【００２５】
本発明は、薬品やフィルターなどの消耗品を使用しないため、メンテナンスは殆どなく、洗浄に使用する水に低温の地下水が豊富に得られれば、低温の地下水による水洗によって、トンネル内に清浄な作業空間を形成できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の右側面図である。
【図３】図１のａ−ａ線断面図である。
【図４】図１のｂ−ｂ線断面図である。
【図５】本発明を設置したトンネル掘削現場を示すもので、（ａ）はトンネルの断面側面図、（ｂ）は同断面正面図である。
【図６】本発明を設置した自動車用トンネルを示すもので、（ａ）はトンネルの断面側面図、（ｂ）は同断面正面図である。
【符号の説明】
１  送風機
２  空気清浄器
３  気水分離器
３ａ  一次分離部
３ｂ  二次分離部
４  機体
５  吸気口
６  内筒
７  外筒
８  風洞
９  噴射ノズル
１０  ストレーナタンク
１１  噴射ポンプ
１２  固定翼
１３  分離筒
１４  エゼクタ
１５  排気口
１６  パイプ
１７  車輌
１８  トンネル
１９  掘削機
２０  車輌
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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