(57)【要約】【課題】  切羽近傍で発生した粉塵が逆流しないように、切羽側に向かう風速を高く維持し、かつ坑口側の粉塵濃度を大幅に低減することができるトンネル内空気浄化装置を提供する。【解決手段】  トンネルの切羽側から坑口側に向かう空気流を形成しかつ空気流に含まれる粉塵を除去するファン付きの集塵装置１２と、集塵装置の位置するトンネル断面を少なくとも部分的に遮断する拡縮可能な遮風壁１４とを備える。遮風壁１４は、圧縮ガスにより起立可能な複数の可撓性中空部材１５と、隣接する可撓性中空部材の間に連設されその起立によりその間にトンネル断面を部分的に遮断するように広がる可撓性遮風幕１６とからなる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの切羽側から坑口側に向かう空気流を形成しかつ該空気流に含まれる粉塵を除去するファン付きの集塵装置と、該集塵装置の位置するトンネル断面を少なくとも部分的に遮断する伸縮可能な遮風壁とを備えた、ことを特徴とするトンネル内空気浄化装置。
【請求項２】
前記遮風壁は、圧縮ガスにより起立可能な複数の可撓性中空部材と、隣接する該可撓性中空部材の間に連設されその起立によりその間にトンネル断面を部分的に遮断するように広がる可撓性遮風幕とからなる、ことを特徴とする請求項１に記載のトンネル内空気浄化装置。
【請求項３】
前記集塵装置と遮風壁の少なくとも一方を搭載し外部から移動操作可能な台車を備える、ことを特徴とする請求項１に記載のトンネル内空気浄化装置。
【請求項４】
前記ファン付きの集塵装置は、切羽側から坑口側に向かう空気流を形成するファンと、該空気流に含まれる粉塵を除去する集塵機とからなる、ことを特徴とする請求項１に記載のトンネル内空気浄化装置。
【請求項５】
前記ファンは切羽に近接して設置され、集塵機は切羽から離れて設置される、ことを特徴とする請求項４に記載のトンネル内空気浄化装置。
【請求項６】
前記ファンと集塵機は互いに分離して設置され、その間の空気も集塵機により集塵する、ことを特徴とする請求項４に記載のトンネル内空気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル内の粉塵を低減するためのトンネル内空気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
掘削工事中のトンネル内では、切羽の切削、発破後の砕石処理、コンクリートの吹付作業等において大量の粉塵が発生する。また作業車両が排出する排ガスにより煤煙、ＮＯｘ、一酸化炭素等が充満しやすい。従ってトンネル内の作業環境を改善するために、トンネル内の粉塵や排ガスを低減する必要がある。
【０００３】
従来、トンネル内の換気は、例えば、地上の換気装置からダクトによって切羽付近に送風していた。しかしこの手段では、トンネル内で発生した粉塵が拡散し作業環境が悪化する問題点があった。そこで、図５に模式的に示す「トンネル換気方法およびその装置」が創案され出願されている（特許文献１）。
【０００４】
特許文献１の手段は、風管１をトンネル天井Ｔから懸垂してその内部に伸縮可能な伸縮風管２を挿入し、風管後部の吸出口を台車に搭載した送風機に接続し、伸縮風管２の先端３をトンネル掘削の切羽Ｃ付近に開口して掘進に合わせて伸長させ換気を行うものであり、粉塵発生源である切羽付近から風管内へ吸引するため、粉塵の拡散が少ない特徴がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３２３８００号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の手段は伸縮風管２の先端をトンネル掘削の切羽付近まで設置する必要があるため、切羽近傍における作業、例えば切羽の切削、砕石処理、コンクリートの吹付作業等に支障が生じやすい問題点があった。
また、切羽から数ｍ離れた位置で、コンクリートの吹付作業等を行うとその粉塵が作業領域の上流側および下流側に拡散し、粉塵濃度が低下するまでの長時間、作業環境が悪化する問題点があった。
【０００７】
この問題点を解決するために、図６に模式的に示すように、外気を導入する風管４と大型の集塵機５を組合せ、風管４で排ガスを許容レベルまで希釈し、集塵機５で煤煙や粉塵を除去して粉塵濃度を低減することが提案されている。この場合、外気導入量Ｑ１よりも集塵流量Ｑ２を大きくすることにより、その差Ｑ３（＝Ｑ２-Ｑ１）が集塵機の位置から切羽に向かう流れとなり、集塵機の坑口側の粉塵濃度を大幅に低減することができる。
【０００８】
しかし、上記差流量Ｑ３は、トンネル断面において均一な流速分布ではなく、実際には集塵機をバイパスして集塵機の坑口側に洩れる流れが存在する。そのため、図７（集塵機からの距離と粉塵濃度の関係図）に実線で示すように、高性能な集塵機（例えば電気集塵機）の集塵効率が約９０％であるにもかかわらず、坑口側の粉塵濃度を切羽側の２０〜３０％程度までしか低減できず、その結果、集塵機の坑口側の粉塵濃度が高い問題点があった。
【０００９】
そのため、切羽側の粉塵濃度が非常に高く（例えば、約１５ｍｇ／ｍ３）、それにもかかわらず坑口側の粉塵濃度を許容範囲（例えば、約３ｍｇ／Ｎｍ３以下）にするためには、集塵機の集塵流量Ｑ２を大幅に増やすか、集塵効率を大幅に高める必要があり、設備費と動力費が過大となる問題点があった。
【００１０】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、切羽近傍で発生した粉塵が集塵機をバイパスしないように、切羽側に向かう風速を高く維持し、かつ坑口側の粉塵濃度を大幅に低減することができるトンネル内空気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、トンネルの切羽側から坑口側に向かう空気流を形成しかつ該空気流に含まれる粉塵を除去するファン付きの集塵装置と、該集塵装置の位置するトンネル断面を少なくとも部分的に遮断する伸縮可能な遮風壁とを備えた、ことを特徴とするトンネル内空気浄化装置が提供される。
【００１２】
上記本発明の構成によれば、伸縮可能な遮風壁により集塵装置の位置するトンネル断面を部分的に遮断することにより切羽に向かう空気流の流路断面積を大幅に小さくできる。従って、外気導入量Ｑ１と集塵流量Ｑ２が従来と同一であり、集塵機の位置から切羽に向かう流量Ｑ３（＝Ｑ２-Ｑ１）が同一であっても、その平均流速を高めることができる。
これにより、切羽側に向かう風速を高く維持して粉塵の逆流を防止しながら、切羽側から坑口側に向かう空気流に含まれる粉塵を集塵機で効率よく除去することができ、集塵機の集塵流量Ｑ２を大幅に増やしたのと同じ効果を同一の集塵機を用いて達成することができる。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記遮風壁は、圧縮ガスにより起立可能な複数の可撓性中空部材と、隣接する該可撓性中空部材の間に連設されその起立によりその間にトンネル断面を部分的に遮断するように広がる可撓性遮風幕とからなる。
【００１４】
この構成により、圧縮ガス（例えば圧縮空気）を用いて必要時に可撓性中空部材（例えば伸縮式布製ポール）を膨らませて遮風壁の骨組みを形成することができる。また、同時にその間に連設された可撓性遮風幕（例えば遮風布）を広げトンネル断面を部分的に遮断し、切羽に向かう空気流の流路断面積を大幅に小さくできる。
また可撓性を有することにより、天井部の形状が変ったり、天井部までの高さが変っても容易に適応できる。さらに天井部に接することにより遮風性能も向上する。
また、逆に可撓性中空部材から圧縮ガスを抜くだけで、これを縮めて遮風壁の骨組みを折り畳み、同時に可撓性遮風幕も縮めて、トンネル内での遮風壁の移動を容易にすることができる。
【００１５】
前記集塵装置と遮風壁の少なくとも一方を搭載し外部から移動操作可能な台車を備える。
【００１６】
この構成により、トラック等の荷台に設置した場合に比べて、トンネル内空気浄化装置の全高さを低くでき、かつ外部から狭いトンネル内で外部との隙間を確認しながら移動操作を安全に行うことができる。
【００１７】
前記ファン付きの集塵装置は、切羽側から坑口側に向かう空気流を形成するファンと、該空気流に含まれる粉塵を除去する集塵機とからなる。
【００１８】
この構成により、ファンにより切羽側から坑口側に向かう空気流を形成でき、この空気流に含まれる粉塵を集塵機により効率的に除去することができる。
【００１９】
前記ファンは切羽に近接して設置され、集塵機は切羽から離れて設置される、ことが好ましい。
この構成により、性能を落とすことなく集塵機を切羽から離れた位置に設置でき、ファンのみを退避させれば発破作業等に対応でき、切羽近傍の作業性を高めることができる。
【００２０】
前記ファンと集塵機は互いに分離して設置され、その間の空気も集塵機により集塵する、ことが好ましい。
この構成により、ファンと集塵機を別々に設置又は移動でき、発破作業等への対応や切羽近傍の作業性を更に高めることができる。
【発明の効果】
【００２１】
上述したように、本発明のトンネル内空気浄化装置は、切羽近傍で発生した粉塵が逆流しないように、切羽側に向かう風速を高く維持し、かつ坑口側の粉塵濃度を大幅に低減することができる、等の優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２３】
図１は、本発明によるトンネル内空気浄化装置の第１実施形態図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。この図に示すように本発明のトンネル内空気浄化装置１０は、ファン付きの集塵装置１２と伸縮可能な遮風壁１４からなる。集塵装置１２と遮風壁１４はこの例では一体に組み立てられ、トンネル内を移動可能な台車２１（この例ではクローラ台車）の上に設置されている。
【００２４】
台車２１は、図示しないリモコン装置により、台車の外部から移動操作ができるようになっている。この構成により、トラック等の荷台に設置した場合に比べて、トンネル内空気浄化装置１０の全高を低くでき、かつ狭いトンネル内で外部からトンネル内壁や配管等との隙間を確認しながら移動操作を安全に行うことができる。
【００２５】
ファン付きの集塵装置１２は、切羽側から坑口側に図１（Ａ）で右向きに向かう空気流６を形成するファン１２ａと、この空気流６に含まれる粉塵を除去する集塵機１２ｂ（この例では電気集塵機）とからなる。なお１２ｃはサイレンサである。
ファン１２ａはこの例では中間部に設置された軸流ファンである。また集塵機１２ｂはファンの切羽側に設置され、好ましくは９０％以上の高い集塵効率を有する。この構成により、ファン１２ａ及び集塵機１２ｂを囲むダクト内に切羽側から坑口側に向かう空気流６を形成しかつこの空気流６に含まれる粉塵を高い集塵効率で除去することができる。
【００２６】
図１（Ｂ）に示すように、遮風壁１４は、圧縮ガスにより起立可能な可撓性中空部材１５と、隣接する可撓性中空部材１５の間に連設されその起立によりその間にトンネル断面を部分的に遮断するように広がる可撓性の遮風幕１６とからなる。また、この例では更にカーテン幕１７も備えている。
【００２７】
可撓性中空部材１５は、この例では集塵機１２ｂに固定された水平ポール２２に下端が取付けられた伸縮式布製ポールであり、内部に圧縮ガス（例えば圧縮空気）を供給して必要時に膨らませ、これによりポールの剛性を高めて、遮風壁の骨組みを形成するようになっている。伸縮式布製ポールとして例えば消防ホースを使用することができる。
各可撓性中空部材１５の一端（この例では下端）は、中空の水平ポール２２から突出した短管（図示せず）のまわりに嵌め込まれ、バンドで固定して空気が漏れないように気密に保持される。
なお、この例で水平ポールと短管の組み合わせは、各可撓性中空部材に圧縮ガスを供給するためのアダプターである。しかし本発明は、この例に限定されず、各可撓性中空部材に圧縮ガスを単独または共通して供給できる限りで異なる形態のアダプターであってもよい。
【００２８】
各可撓性中空部材１５の長さは、天井部の形状が変ったり、天井部までの高さが変っても容易に適応できるように、天井部に接する十分な長さであるのが好ましい。
また、各中空部材は天井部に垂直に起立する必要はなく、天井部に接する場合に、坑口側に中空部材の一部または全体が傾き或いは曲がるように、アダプターの形状や向きを設定するのがよい。天井部に接することにより遮風性能も向上する。
なお、天井部に接することは、必須ではなく、台車の移動頻度等に応じて天井部から隙間があるように設定してもよい。
【００２９】
可撓性遮風幕１６は、例えば通気性の少ない遮風布（例えばキャンバス布）であり、可撓性中空部材１５の拡張により伸張して集塵装置１２の位置するトンネル断面を少なくとも部分的に遮断するようになっている。
カーテン幕１７は、例えば通気性の少ない遮風布（例えばキャンバス布）であり、上端が水平ポール２２に固定され下端は自重で吊り下げられている。
【００３０】
なお、可撓性中空部材１５、水平ポール２２、可撓性遮風幕１６、及びカーテン幕１７の構成は、この実施例に限定されず、圧縮ガスにより起立／伸張／収縮できる限りで自由な構成にすることができる。例えば、水平ポール２２の代わりに、鉛直ポールや放射状のポールを設けたり、それらの一部又は全部を折り畳み式又は扉式にしてもよい。また水平ポール２２の一部又は全部を可撓性中空部材で構成してもよい。
また、この例では、切羽近傍まで新鮮な外気を導入する風管４と作業用機器の通過のために、図１（Ｂ）でほぼ右半分を開口させているが、伸縮可能な遮風壁１４によりこの開口を更に小さく設定してもよい。
【００３１】
上述した伸縮可能な遮風壁１４の構成により、圧縮ガス（例えば圧縮空気）を用いて必要時に可撓性中空部材１５（例えば伸縮式布製ポール）を膨らませて遮風壁の骨組みを形成することができる。また、同時にその間に可撓性遮風幕１６（例えば遮風布）を伸張してトンネル断面を部分的に遮断し、切羽に向かう空気流の流路断面積を大幅に小さくできる。また、逆に可撓性中空部材１５から圧縮ガスを抜くだけで、これを縮めて遮風壁の骨組みを折り畳み、同時に可撓性遮風幕１６も縮めて、遮風壁１４の移動を容易にすることができる。
【００３２】
また図１の構成によれば、遮風壁１４により切羽に向かう空気流の流路断面積を小さく（例えば１／２程度）にすることにより、風管４による外気導入量Ｑ１と集塵装置１２の集塵流量Ｑ２が従来と同一であり、集塵機の位置から切羽に向かう流量Ｑ３（＝Ｑ２-Ｑ１）が同一であっても、その平均流速を例えば２倍に高めることができる。
従って、切羽側に向かう風速を高く（例えば２倍に）維持して粉塵の逆流を防止しながら、切羽側から坑口側に向かう空気流６に含まれる粉塵を集塵機１２で効率よく除去することができる。これにより、図７に破線で示すように、集塵機１２の集塵流量Ｑ２を大幅に増やしたのと同じ効果を同一の集塵機を用いて達成することができる。
【００３３】
なお、この例のように風管４の先端（供給口）は切羽近傍であることは不可欠ではなく、本発明のトンネル内空気浄化装置１０の排風口より切羽側にあればよい。
【００３４】
図２は、本発明によるトンネル内空気浄化装置の第２実施形態図である。この例において、ファン１２ａは切羽に近接して設置され、集塵機１２ｂは切羽から離れて設置されている。なおこの図で、２３ａはサイレンサ、２３ｂはダクト、２３ｃはビニル風管、２３ｄは異径管、２３ｅはフィルタダクトである。その他の構成は図１と同様である。
【００３５】
この構成により、性能を落とすことなく集塵機１２ｂを切羽から離れた位置に設置でき、ファン１２ａのみを退避させれば発破作業等の対応でき、切羽近傍の作業性を高めることができる。
【００３６】
図３は、本発明によるトンネル内空気浄化装置の第３実施形態図である。この例ではファン１２ａと集塵機１２ｂは互いに分離して設置され、その間の空気も集塵機１２ｂにより集塵するようになっている。この場合の集塵機１２ｂには、ファン１２ａと同等の別のファンを内蔵することが好ましい。その他の構成は図１及び図２と同様である。
【００３７】
この構成により、ファン１２ａと集塵機１２ｂを別々に設置又は移動でき、発破作業等への対応や切羽近傍の作業性を更に高めることができる。
また図３の構成において、遮風壁１４により切羽に向かう空気流の流路断面積を小さく（例えば１／２程度）にすることにより、図１、図２と同様に、集塵機の位置から切羽に向かう平均流速を例えば２倍に高めることができる。またこの場合、ファン１２ａの位置における切羽に向かう流量Ｑ３’（＝Ｑ２）は更に多く、切羽近傍の粉塵の逆流を効果的に防止することができる。
【実施例１】
【００３８】
本発明の効果を確認するために、図１の構成における粉塵濃度を計測した。この実施例は、切羽周辺でコンクリート吹付け作業中において、遮風壁の有無による相違を比較した。
図４は、この試験により得られた結果である。この図において、測定点の流入口とは、遮風壁の位置であり、その２０ｍ切羽側と、２０ｍ坑口側の３箇所で計測している。縦軸は各計測点における左右中の３点での計測結果の平均値である。
【００３９】
この結果から、遮風壁から２０ｍ切羽側で約７．８ｍｇ／ｍ３の粉塵濃度が、遮風壁有では、２０ｍ坑口側で約２．３ｍｇ／ｍ３まで低下しており、粉塵濃度を大幅に低減することができることが確認された。
【００４０】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明によるトンネル内空気浄化装置の第１実施形態図である。
【図２】本発明によるトンネル内空気浄化装置の第２実施形態図である。
【図３】本発明によるトンネル内空気浄化装置の第３実施形態図である。
【図４】本発明によるトンネル内空気浄化装置の実施例を示す図である。
【図５】従来のトンネル換気手段の模式図である。
【図６】従来のトンネル内空気浄化手段の模式図である。
【図７】集塵機からの距離と粉塵濃度の関係図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  風管、２  伸縮風管、３  吸出口、４  風管、５  集塵機、６  空気流、
１０  トンネル内空気浄化装置、１２  集塵装置、
１２ａ  ファン、１２ｂ  集塵機（電気集塵機）、１２ｃはサイレンサ、
１４  遮風壁、１５  可撓性中空部材、１６  可撓性遮風幕、１７  カーテン幕、
２１  台車（クローラ台車）、２２  水平ポール、
２３ａ  サイレンサ、  ２３ｂ  ダクト、２３ｃ  ビニル風管、
２３ｄ  異径管、２３ｅ  フィルタダクト
【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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【図７】
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