(57)【要約】【課題】換気効率に優れる換気装置及びトンネル換気システムを提供する。【解決手段】換気装置Ｘは、ダクト１及び集塵装置２を有する。ダクト１には、水噴霧手段３と、その下流の粉体散布手段４と、その上流に位置する拡散板４５と、粉体散布手段４の下流に位置する拡散ファン５とが備わる。粉体Ｐの散布は、拡散板４５の近傍において拡散板４５に向けて行われる。また、換気システムは、上記換気装置Ｘと、汚染空気Ａの濃度を測定する入口濃度センサ８ｘと、清浄空気Ｃの濃度を測定する排気濃度センサ８ｙと、入口濃度センサ８ｘの測定値に応じて拡散ファン５を制御する手段と、排気濃度センサ８ｙの測定値に応じて水噴霧手段３及び粉体散布手段４を制御する手段とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染空気を吸い込むダクトと、このダクトに繋がる集塵装置とを有し、
前記ダクトには、当該ダクト内に水を噴霧する水噴霧手段と、前記水の噴霧位置よりも下流において前記ダクト内に粉体を散布する粉体散布手段と、前記粉体の散布位置の上流に位置し、かつ前記ダクトの径方向に延在する拡散板と、前記粉体の散布位置の下流に位置し、かつ回転軸が前記ダクトの軸方向に沿う拡散ファンとが備わり、
前記粉体の散布は、前記拡散板の近傍において当該拡散板に向けて行われる、
ことを特徴とする換気装置。
【請求項２】
前記水の噴霧は、前記拡散板の近傍において当該拡散板に向けて行われる、
請求項１に記載の換気装置。
【請求項３】
前記集塵装置は、複数のフィルタ手段と、このフィルタ手段の収納容器とを有し、
前記フィルタ手段は、軸が上下方向を向く円筒状で、かつ周面が濾過面を構成し、上方に上方空間が形成され、かつ下方に下方空間が形成されるように前記収納容器内に配置され、
前記収納容器の側壁には、前記上方空間を臨む排気口及び前記下方空間を臨む排出口が形成されており、
前記ダクトからの粉体を含む空気は、前記フィルタ手段の濾過面を通り抜け、前記フィルタ手段内を上方へ抜けて前記上方空間に至り、前記排気口から排気され、
前記フィルタ手段の濾過面で集塵された粉体は、下方へ落ちて前記下方空間に至り、前記排出口から排出される、
請求項１又は請求項２に記載の換気装置。
【請求項４】
前記粉体は、消石灰又はセメントである、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の換気装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の換気装置と、
前記ダクトに吸い込まれる汚染空気の濃度を測定する入口濃度センサと、
前記集塵装置から排気される清浄空気の濃度を測定する排気濃度センサと、
前記入口濃度センサの測定値に応じて前記拡散ファンを制御する手段と、
前記排気濃度センサの測定値に応じて前記水噴霧手段及び前記粉体散布手段を制御する手段と、
を有することを特徴とするトンネル換気システム。
【請求項６】
トンネル内に外気を吹き込む送風手段と、
前記排気濃度センサの測定値が所定値を超えた場合に、当該測定値に応じて前記送風手段の風量を上昇させる手段と、
この風量の上昇に応じて前記拡散ファンの風量を上昇させる手段と、
を有する請求項５に記載のトンネル換気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、換気装置及びトンネル換気システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トンネルや地下空間等での工事においては、粉塵やＮＯｘ，ＣＯ等の有害ガスを対象とする換気装置が作業員の安全にも関わる重要な設備として設置されている。換気装置の設計、計画、設置等は、「ずい道等建設工事における換気技術指針」に基づいて行われている。この指針によると、粉塵や有害ガスの発生量や有害リスクに応じて換気装置が設計等される。また、換気方法は、集塵装置による濾過浄化、外気の取入れによる希釈（濃度低減）浄化に主に区分される。さらに、粉塵や有害ガス等の許容値（作業環境許容値）は、日本産業衛生学会が「許容濃度」として示している。この基準の中で有害ガスについては、ＣＯ2、ＣＯ、及びＮＯｘについて以下のように設定されている。
【０００３】
（トンネル断面７５ｍ2の場合における発破使用時の算定）
発破：膠質エマルション薬量１５０ｋｇ／１．５ｍ長
有害ガス：ＣＯ2  １２００Ｌ、ＣＯ  ７５０Ｌ、ＮＯｘ  ３７５Ｌ
許容値：ＣＯ2  ５０００ＰＰｍ、ＣＯ  ５０ＰＰｍ、ＮＯｘ  ２５ＰＰｍ
希釈量：ＣＯ2  ２４０ｍ3、ＣＯ  １５０００ｍ3、ＮＯｘ  １５０００ｍ3
換気量（２０分）：１２ｍ3／ｍｉｎ、７５０ｍ3／ｍｉｎ、７５０ｍ3／ｍｉｎ
【０００４】
（オフロードダンプ（２３０ＨＰ）使用時の算定）
排ガス量：２２ｍ3／ｍｉｎ、ＮＯｘ  ９５０ＰＰｍ
換気量：２２×９５０／２５＝８３６ｍ3／ｍｉｎ
【０００５】
ＮＯｘはＮＯ、ＮＯ2等の窒素酸化物の総量であり、有害性が高いのはＮＯ2である。ＮＯ2は水分と化合して有害物質（下記式参照）となり、呼吸器の障害、気管支炎、肺水腫の原因になる（なお、ＮＯは無害であるとされている。）。
２ＮＯ2＋Ｈ2Ｏ→ＨＮＯ3（硝酸）＋ＨＮＯ2（亜硝酸）
【０００６】
この点、ＡＣＧＩＨ（米国産業衛生学会）は、２０１１年にＮＯ2の有害性を確認することができたことから、当該ＮＯ2許容値を０．２ＰＰｍに規定し、発ガン物質Ａ４に指定している。一方、日本国内においては現在検討中であるが、国際的に追従することになると予想される。なお、ＮＯ2の大気環境基準は、０．０６〜０．０４ＰＰｍである。
【０００７】
以上のような背景のもとＮＯ2を０．２ＰＰｍ以下にする場合の希釈風量を算定すると、次のとおりになる。
（発破使用時）
ＮＯｘ：３７５Ｌ
ＮＯ2：３７．５Ｌ（ＮＯ2はＮＯｘの７〜１０％であるとされており、１０％で算定した場合）
希釈量：３７．５×１０-3÷０．２ＰＰｍ＝１８７５００ｍ3
換気量（２０分）：９３７５ｍ3／ｍｉｎ
【０００８】
（オフロードダンプ使用時）
ＮＯ2：２２ｍ3／ｍｉｎ×９５０ＰＰｍ×１０％
希釈量：２２×９５ＰＰｍ÷０．２ＰＰｍ＝１０４５０ｍ3／ｍｉｎ
【０００９】
以上を基準に換気設備を設計すると、少なくとも１００００ｍ3／ｍｉｎ以上の送風設備が必要になり、概数による設備（必要量）を現状と対比すると、次のとおりになる。
ファン（必要量）：φ３０００、１０００ｋｗ
ファン（現状）：φ１３００、２２０ｋｗ
ダクト（必要量）：φ３５００
ダクト（現状）：φ１５００
坑内風速（必要量）：２．４ｍ／ｓ
坑内風速（現状）：０．３ｍ／ｓ
【００１０】
以上から明らかなとおり、今後予想される基準を満たそうとすると、現状と比較して巨大な設備が必要になり、実現可能性が低い。したがって、単に希釈のみによるのではない換気設備が必要になる。この点、希釈浄化のみに依存しない換気方法としては、例えば、特許文献１が開示する方法の採用が考えられる。
【００１１】
同方法は、窒素酸化物を含む排ガスを吸着剤充填層に流通させ、窒素酸化物のうちＮＯ2を選択的に除去するとするものである。しかしながら、本発明者らが試算するところによると、排ガスを吸着剤充填層に流通させるのではＮＯ2と吸着剤との接触効率が悪く、換気効率が十分なものにはならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平１１−３３３２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明が解決しようとする主たる課題は、換気効率に優れる換気装置及びトンネル換気システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
吸着剤の使用形態としては、前記特許文献１のように、充填層に充填し、この充填層に汚染空気を流通させる使用形態のほかに、汚染空気中に散布し、もって当該汚染空気と吸着剤とを接触させる使用形態もある。しかるに、吸着剤を汚染空気中にただ散布するのでは、かえって吸着剤と汚染空気との接触効率が悪くなる可能性がある。そこで、吸着剤と汚染空気とをいかに効率良く接触させるかを種々考え、想到するに至ったのが次に示す前記課題を解決するための手段である。なお、本発明は、一方進んで吸着剤以外の粉体の使用も可能にしている。
【００１５】
（請求項１に記載の手段）
汚染空気を吸い込むダクトと、このダクトに繋がる集塵装置とを有し、
前記ダクトには、当該ダクト内に水を噴霧する水噴霧手段と、前記水の噴霧位置よりも下流において前記ダクト内に粉体を散布する粉体散布手段と、前記粉体の散布位置の上流に位置し、かつ前記ダクトの径方向に延在する拡散板と、前記粉体の散布位置の下流に位置し、かつ回転軸が前記ダクトの軸方向に沿う拡散ファンとが備わり、
前記粉体の散布は、前記拡散板の近傍において当該拡散板に向けて行われる、
ことを特徴とする換気装置。
【００１６】
（請求項２に記載の手段）
前記水の噴霧は、前記拡散板の近傍において当該拡散板に向けて行われる、
請求項１に記載の換気装置。
【００１７】
（請求項３に記載の手段）
前記集塵装置は、複数のフィルタ手段と、このフィルタ手段の収納容器とを有し、
前記フィルタ手段は、軸が上下方向を向く円筒状で、かつ周面が濾過面を構成し、上方に上方空間が形成され、かつ下方に下方空間が形成されるように前記収納容器内に配置され、
前記収納容器の側壁には、前記上方空間を臨む排気口及び前記下方空間を臨む排出口が形成されており、
前記ダクトからの粉体を含む空気は、前記フィルタ手段の濾過面を通り抜け、前記フィルタ手段内を上方へ抜けて前記上方空間に至り、前記排気口から排気され、
前記フィルタ手段の濾過面で集塵された粉体は、下方へ落ちて前記下方空間に至り、前記排出口から排出される、
請求項１又は請求項２に記載の換気装置。
【００１８】
（請求項４に記載の手段）
前記粉体は、消石灰又はセメントである、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の換気装置。
【００１９】
（請求項５に記載の手段）
請求項１〜３のいずれか１項に記載の換気装置と、
前記ダクトに吸い込まれる汚染空気の濃度を測定する入口濃度センサと、
前記集塵装置から排気される清浄空気の濃度を測定する排気濃度センサと、
前記入口濃度センサの測定値に応じて前記拡散ファンを制御する手段と、
前記排気濃度センサの測定値に応じて前記水噴霧手段及び前記粉体散布手段を制御する手段と、
を有することを特徴とするトンネル換気システム。
【００２０】
（請求項６に記載の手段）
トンネル内に外気を吹き込む送風手段と、
前記排気濃度センサの測定値が所定値を超えた場合に、当該測定値に応じて前記送風手段の風量を上昇させる手段と、
この風量の上昇に応じて前記拡散ファンの風量を上昇させる手段と、
を有する請求項５に記載のトンネル換気システム。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、換気効率に優れる換気装置及びトンネル換気システムとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本形態の換気装置及びトンネル換気システムの全体図である。
【図２】拡散板付近の空気の流れを示す模式説明図である。
【図３】フィルタ手段付近の空気の流れを示す模式説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に、本発明を実施するための形態を説明する。なお、本形態は、本発明の一例である。本発明の範囲は、本形態の範囲に限定されない。
【００２４】
図１に、本形態の換気装置Ｘを示した。本形態において、換気装置Ｘはトンネル内に設置されている。ただし、換気装置Ｘは、例えば、各種工事が行われる地下空間等の閉鎖空間にも設置することができる。
【００２５】
換気装置Ｘは、トンネル内の汚染空気Ａを吸い込むダクト１と、このダクト１に繋がる集塵装置２とを主に有する。
【００２６】
本形態のダクト１は、円筒状である。ダクト１は、入口部（先端部）及び後述する拡散板４５の配置部が硬質管１Ｂで構成されており、他方、当該配置部と入口部及び後述する拡散ファン５との間がそれぞれ軟質管１Ａで構成されている。この軟質管１Ａは、蛇腹状であり、伸縮する。
【００２７】
ダクト１には、ダクト１内にミスト状（霧状）の水Ｗを噴霧する（霧状に散布する）水噴霧手段３が備わる。水噴霧手段３は、水タンク３１に蓄えられている水Ｗを、管３４を通して当該管３４の先端部に備わるノズル３５からタクト１内に噴霧する手段である。この水Ｗの噴霧は、ポンプ３２によって行われる。なお、符号３３は、水Ｗの流量計である。また、ノズル３５は、水Ｗの拡散性という観点から、ダクト１の中心（軸心）に位置するのが好ましい。
【００２８】
ダクト１には、水Ｗの噴霧位置よりも下流（集塵装置２側）においてダクト１内に粉体Ｐを散布する粉体散布手段４が備わる。粉体散布手段４は、粉体タンク４２内に蓄えられている粉体Ｐを管４３内に切り出し、この管４３を通して（空気輸送して）当該管４３の先端部に備わるノズル４４からダクト１内に散布する手段である。この粉体Ｐの散布は、ブロワ４１によって行われる。
【００２９】
ダクト１には、粉体Ｐの散布位置、つまり本形態ではノズル４４の配置位置の上流に拡散板４５が備わる。この拡散板４５は、図２の（１）及び（２）に示すように、円形板状であり、ダクト１の径方向に延在している。拡散板４５の中心点は、ダクト１の軸上に位置している。拡散板４５は、図３に示すように、適宜の支持材４５Ａによって指示されている。この支持材４５Ａは、ダクト１に固定される。したがって、図１に示すように、拡散板４５の配置位置におけるダクト１は、軟質管１Ａではなく硬質管１Ｂで構成されているのが好ましい。
【００３０】
本形態において、ノズル４４からの粉体Ｐの散布は、図２の（１）に示すように、拡散板４５の近傍において当該拡散板４５に向けて行われる。拡散板４５の裏側（下流側）が負圧になることから、ダクト１に吸い込まれた汚染空気Ａは、拡散板４５の配置位置において当該拡散板４５（ダクト１）の径方向に逸れた後、拡散板４５の裏面に向けて引き込まれ、乱流となる。一方、粉体Ｐの散布を、拡散板４５の近傍において当該拡散板４５に向けて行うと、粉体Ｐは、拡散板４５の径方向に流れることになる。この径方向に流れた粉体Ｐは、汚染空気Ａの乱流に取り込まれ、結果、汚染空気Ａと粉体Ｐとが効果的に攪拌される（粉体Ｐの拡散）。この点、拡散板４５を配置せず、単に粉体Ｐを散布するのみであると、粉体Ｐは概ね汚染空気Ａの流れに乗ってダクト１の軸方向に移動するだけであり、径方向の拡散がなされない。また、ダクト１の内壁面近傍においては当該拡散板４５の配置による拡散効果は得難いが、ダクト１の内壁面近傍においては当該内壁面との接触による汚染空気Ａの乱流が生じる。特に、本形態においては、軟質管１Ａが蛇腹状とされているため、当該内壁面近傍における拡散効果は、大きなものとなる。したがって、本形態においては、ダクト１内全体に渡って粉体Ｐの径方向への拡散が効果的になされる。
【００３１】
上記粉体Ｐの散布を拡散板４５の近傍において行うとする点に関して、拡散板４５からノズル４４までの離間距離は、粉体Ｐの拡散性という観点から適宜設定することができる。ただし、当該離間距離は、好適には０．１〜０．３ｍである。
【００３２】
拡散板４５は、あまり大きすぎると、汚染空気Ａの流れを阻害することになる。したがって、拡散板４５の径Ｌ２は、ダクト１の径Ｌ１の１５〜３０％となるようにするのが好ましい（図２の（２）参照）。
【００３３】
本形態において、ノズル３５からの水Ｗの噴霧は、図２の（１）に示すように、拡散板４５の近傍において当該拡散板４５に向けて行うと好適である。前述したように、汚染空気Ａは、拡散板４５の配置位置において当該拡散板４５（ダクト１）の径方向に逸れ、拡散板４５の裏面に向けて引き込まれ、乱流となる。したがって、水Ｗの噴霧を拡散板４５に向けて行うと、汚染空気Ａと水Ｗとが効果的に攪拌される。しかも、水Ｗの噴霧を拡散板４５に向けて行う形態によると、汚染空気Ａに含まれる粉塵等によってノズル３５の目詰まりが生じるのを避けることができる。
【００３４】
上記水Ｗの噴霧を拡散板４５の近傍において行うとする点に関して、拡散板４５からノズル３５までの離間距離は、水Ｗの拡散性という観点から適宜設定することができる。ただし、当該離間距離は、好適には７．５〜１０ｍである。
【００３５】
ダクト１には、粉体Ｐの散布位置の下流に位置し、かつ回転軸がダクト１の軸方向に沿う拡散ファン５が備わる。この拡散ファン５は、インペラ（羽根）５１を有する。このインペラ５１の回転軸は、ダクト１の軸と一致している。インペラ５１の回転によって、ダクト１の周方向に粉体Ｐの拡散が進む。また、汚染空気Ａの流速は、通常２０ｍ／ｓ程度であるが、インペラ５１の外延部における周速は１００ｍ／ｓ程度にもなる。したがって、このインペラ５１を利用した粉体Ｐの拡散効果は、極めて大きなものとなる。しかも、この拡散ファン５１は、粉体Ｐを含む汚染空気Ａを集塵装置２へ押し込む押込みファンとしての機能も兼ねている。したがって、ダクト１内に汚染空気Ａを流通させるためのファンが、別途必要にはならない。
【００３６】
集塵装置２は、拡散ファン５の下流に備わる。集塵装置２は、複数のフィルタ手段２１と、この複数のフィルタ手段２１の収納容器２２とを有する。
【００３７】
複数のフィルタ手段２１は、それぞれ軸が上下方向を向く円筒状である。各フィルタ手段２１の周面は、空気が通り抜ける濾過面２１Ａを構成している。この濾過面は、フィルタ、特にプリーツフィルタで構成されていると好適である。プリーツフィルタは、平面状のフィルタが山折り及び谷折りされてプリーツ状（ジグザグ状）にされたフィルタであり、濾過面積を広く確保することができる。この点、一般的な汚染空気の処理においては、フィルタ１ｍ2あたり毎分１．０ｍ3程度の汚染空気を流通させる。しかるに、本形態のように汚染空気に粉体を投入する場合は、フィルタ１ｍ2あたり毎分０．７ｍ3程度の汚染空気を流通させることしかできない。したがって、汚染空気１．０ｍ3を処理するのに毎分１０００ｍ2程度のフィルタが必要になる。しかるに、本形態のように、円筒状のフィルタを複数本並べて使用するものとし、好ましくは各フィルタをプリーツフィルタとすれば、容易に実現可能となる。
【００３８】
各フィルタ手段２１は、複数本が、本形態では５本が横方向に並べられて収納容器２２内に配置されている。ただし、この配置は、収納容器２２内において複数のフィルタ手段２１の上方に上方空間２３が形成され、かつ下方に下方空間２４が形成されるように行われている。つまり、各フィルタ手段２１は、収納容器２２の天面２２Ｂから離間しており、かつ床面２２Ｃからも離間している。
【００３９】
また、収納容器２２の側壁２２Ａには、上方空間２３を臨む排気口２３Ａ及び下方空間２４を臨む排出口２４Ａが形成されている。この点、排気口２３Ａは、例えば、収納容器２２の天面２２Ｂに形成されていてもよい。ただし、集塵装置２をトンネル１内に設置する場合等は、トンネル１の天面から雫が落ちてくる可能性があるので、排気口２３Ａが収納容器２２の側壁２２Ａに形成されている方が好ましい。
【００４０】
ダクト１からの粉体Ｐを含む空気は、図３に示すように、フィルタ手段２１の濾過面２１Ａを通り抜け、フィルタ手段２１内を上方へ抜けて上方空間２３に至り、排気口２３Ａから排気される。他方、フィルタ手段２１の濾過面２１Ａで集塵された粉体Ｐは、下方へ落ちて下方空間２４に至る。下方空間２４に落ちた粉体Ｐは、下方空間２４の下流部に備わるスクリュー状のスクレーパ２５によって下流側に送られ、排出口２４Ａから排出される。排出口２４Ａから排出された粉体Ｐは、粉体回収容器２６に蓄えられる。なお、以上の集塵装置２による粉体Ｐの集塵（回収）に際しては、当然、汚染空気Ａに含まれる粉塵等も集塵される。
【００４１】
次に、本形態の換気装置Ｘによって汚染空気ＡからＮＯ2が取り除かれる原理について説明する。
まず、本形態の換気装置Ｘにおいては、水Ｗの噴霧により、汚染空気Ａに含まれるＮＯ2が水Ｗと反応し、硝酸や亜硝酸になる（前述した反応式参照）。この反応を確実なものとするためには、ミスト状の水Ｗは、粒子径が小さい方が好ましく、粒子径が４０μｍ以下であるのが好ましい。粒子径が４０μｍ以下であると、水Ｗが分散・蒸発し易くなり、ＮＯ2との反応（接触）効率が高くなる。
【００４２】
次に、硝酸や亜硝酸は、粉体Ｐの散布により、当該粉体Ｐに固定される。この固定は、硝酸や亜硝酸と水Ｗとの化学反応により、又は物理吸着により行われる。硝酸や亜硝酸を粉体Ｐと化学反応させる場合は、当該粉体ＰとしてＣａイオンを含む粉体を使用するのが好ましい。この場合の化学反応は、酸・アルカリ中和反応である。Ｃａイオンを含む粉体としては、特に消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2）や、セメント（酸化カルシウム（ＣａＯ）を主成分とする）を使用するのが好ましい。これにより、硝酸や亜硝酸が無害化される。なお、例えば、消石灰を使用した場合、硝酸は下記のとおり硝酸カルシウム（Ｃａ（ＮＯ3）2）と水（Ｈ2Ｏ）になる。
２ＨＮＯ3＋Ｃａ（ＯＨ）2→Ｃａ（ＮＯ3）2＋２Ｈ2Ｏ
なお、この反応は、汚染空気Ａがダクト１内を流れている間だけではなく、フィルタ手段２１の濾過面２４Ａでも行われる。
【００４３】
一方、硝酸や亜硝酸を粉体Ｐに物理吸着させる場合は、当該粉体Ｐとして、チャコールやゼオライト、シリカゲル等を使用するのが好ましい。この点、物理吸着は、硝酸や亜硝酸に変化させなくとも（ＮＯ2のまま）行うこともできるが、硝酸や亜硝酸として吸着する方が、吸着効率に優れる。
【００４４】
化学反応又は物理吸着後の粉体Ｐは、集塵装置２において集塵される。これにより、汚染空気Ａに含まれるＮＯ2が取り除かれ、清浄空気（浄化された空気）Ｃとなる。
【００４５】
次に、以上の換気装置Ｘを使用したトンネルの換気システムについて、説明する。
図１に示すように、本形態のトンネル換気システムにおいては、換気装置Ｘにダクト１に吸い込まれる汚染空気ＡのＮＯ2濃度を測定する入口濃度センサ８ｘと、集塵装置２から排気される清浄空気ＣのＮＯ2濃度を測定する排気濃度センサ８ｙとが備え付けられている。加えて、入口濃度センサ８ｘの測定値に応じて拡散ファン５を制御する手段（ファン制御手段）と、排気濃度センサ８ｙの測定値に応じて水噴霧手段３及び粉体散布手段４を制御する手段（水・粉体制御手段）とが備えられている。
【００４６】
ファン制御手段は、入口濃度センサ８ｘで測定された測定値（信号）を、中央制御盤６を介してファン制御盤５ｘに送信し、この送信信号に応じてインペラ５１の回転数を制御する手段である。なお、測定値が大きい（汚染濃度が高い）場合はインペラ５１の回転数を上げ、測定値が小さい（汚染濃度が低い）場合はインペラ５１の回転数を下げる。
【００４７】
水・粉体制御手段は、入口濃度センサ８ｘで測定された測定値（信号）を、中央制御盤６を介して水噴霧制御盤３ｘ及び粉体散布制御盤４ｘに送信し、この送信信号に応じて水Ｗの噴霧量や粉体Ｐの散布量を制御する手段である。なお、測定値が大きい（汚染濃度が高い）場合は水Ｗの噴霧量や粉体Ｐの散布量を増やし、測定値が小さい（汚染濃度が低い）場合は水Ｗの噴霧量や粉体Ｐの散布量を減らす。
【００４８】
本形態のトンネル換気システムには、トンネル１内に外気を吹き込む送風手段７と、排気濃度センサ８ｙの測定値（排気濃度）が所定値を超えた場合に、当該測定値に応じて送風手段７の風量を上昇させる手段（送風制御手段）と、この風量の上昇に応じて拡散ファン５の風量を上昇させる手段（ファン制御手段）とが備わる。
【００４９】
送風手段７は、坑口に配置される送風機７２と、この送風機７２から坑内（トンネル１内）に延びる送風ダクト７１とから主になる。
【００５０】
送風制御手段は、排気濃度センサ８ｙの測定値（信号）を、中央制御盤６を介して送風機制御盤７ｘに送信し、この送信信号に応じて送風機７２の風量を制御する手段である。
【００５１】
ファン制御手段は、送風手段７の送風量（信号）を、中央制御盤６を介してファン制御盤５ｘに送信し、この送信信号に応じて拡散ファン５の風量、つまりインペラ５１の回転数を制御する手段である。
【００５２】
本形態の換気システムにおいては、排気濃度センサ８ｙの測定値（排気濃度）が許容値（例えば、０．２ＰＰｍ。）を超える場合は、一次的には水Ｗの噴霧量や粉体Ｐの噴霧量を増やすことで排気濃度が下がるように調整する。しかるに、二次的に、送風手段７の送風量を増やすことで排気濃度を下げることもできる（希釈浄化）。ただし、単に送風手段７の送風量を増やすのみであると、トンネル１内が負圧状態でなくなってしまい、ダクト１に吸引されない汚染空気Ａの流れができてしまうおそれがある。そこで、ダクト１に吸い込まれる汚染空気Ａの風量Ｑｄと送風手段７の風量Ｑｆとが、常にＱｄ＞Ｑｆとなるように上記ファン制御手段が備わる。なお、一次的に水Ｗの噴霧や粉体Ｐの散布を行う本システムにおいては、送風手段７による希釈量（送風量）を１／５〜１／１０に低減することができる、装置を大型化する必要がない。また、水Ｗの噴霧や粉体Ｐの散布と、送風手段７による希釈とを併用すると、発破処理後の汚染空気の換気時間を短くすることができ、生産性が上がる。
【００５３】
なお、上記排気濃度センサ８ｙの測定値（排気濃度）が所定値を超えた場合としている点について、当該所定値は、例えば、水Ｗの噴霧や粉体Ｐの散布のみによるのではなく、希釈浄化も併用した方が好ましいと推定される濃度を適宜設定することができる。具体的には、所定値（ＮＯ2濃度）を、例えば、０．４ｐｐｍ〜０．６ｐｐｍとすることができる。
【００５４】
（その他）
以上の形態においては、水Ｗの噴霧や粉体Ｐの散布をそれぞれ１段（１カ所）で行うものとている。ただし、当該噴霧や散布は、汚染空気Ａの流れ方向に位置が異なるものとした２段（２カ所）以上の複数段で行うこともできる。
【００５５】
本発明者らが風量２０００ｍ3／ｍｉｎの集塵装置を使用して試験したところによると、ミスト状の水Ｗを１ｇ／ｍ3（２Ｌ／ｍｉｎ）噴霧するものとし、かつ粉体状の消石灰がフィルタに対して３０ｇ／ｍ2の付着量（全付着量６０ｋｇ）となるように設計した場合、汚染空気のＮＯ2濃度（入口濃度）が３〜４ＰＰｍである場合において出口濃度は検出不能であった。
【００５６】
今後、ディーゼルエンジンの低ＮＯｘ化によりＣＯガスのリスクが重視されることも予想される。しかしながら、ＣＯは水に溶解（０．０２６ｇ／Ｌ）し易く、チャコール、ゼオライト等の細孔にファンデルワールスカによって吸着する。したがって、本形態の換気装置によって無害化が可能である。本発明者らの実機試験では、６０％の低減効果を確認することができた。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、換気装置及びトンネル換気システムとして利用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１  ダクト
１Ａ  軟質管
１Ｂ  硬質管
２  集塵装置
３  水噴霧手段
３ｘ  水噴霧制御盤
４  粉体散布手段
４ｘ  粉体散布制御盤
５  拡散ファン
５ｘ  ファン制御盤
６  中央制御盤
７  送風手段
７ｘ  送風機制御盤
８ｘ  入口濃度センサ
８ｙ  出口濃度センサ
２１  フィルタ手段
２１Ａ  濾過面
２２  収納容器
２２Ａ  側壁
２２Ｂ  天面
２２Ｃ  底面
２３  上方空間
２３Ａ  排気口  
２４  下方空間
２４Ａ  排出口
３１  水タンク
３２  ポンプ
３３  流量計
３４  管
３５  ノズル
４１  ブロワ
４２  粉体タンク
４３  管
４４  ノズル
４５  拡散板
５１  インペラ
７１  送風ダクト
７２  送風機
Ａ  汚染空気
Ｐ  粉体
Ｗ  水
Ｘ  換気装置
【図１】
2019124046.tif 000003
【図２】
2019124046.tif 000004
【図３】
2019124046.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成31年3月26日(2019.3.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、換気装置及びトンネル換気システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トンネルや地下空間等での工事においては、粉塵やＮＯｘ，ＣＯ等の有害ガスを対象とする換気装置が作業員の安全にも関わる重要な設備として設置されている。換気装置の設計、計画、設置等は、「ずい道等建設工事における換気技術指針」に基づいて行われている。この指針によると、粉塵や有害ガスの発生量や有害リスクに応じて換気装置が設計等される。また、換気方法は、集塵装置による濾過浄化、外気の取入れによる希釈（濃度低減）浄化に主に区分される。さらに、粉塵や有害ガス等の許容値（作業環境許容値）は、日本産業衛生学会が「許容濃度」として示している。この基準の中で有害ガスについては、ＣＯ2、ＣＯ、及びＮＯｘについて以下のように設定されている。
【０００３】
（トンネル断面７５ｍ2の場合における発破使用時の算定）
発破：膠質エマルション薬量１５０ｋｇ／１．５ｍ長
有害ガス：ＣＯ2  １２００Ｌ、ＣＯ  ７５０Ｌ、ＮＯｘ  ３７５Ｌ
許容値：ＣＯ2  ５０００ＰＰｍ、ＣＯ  ５０ＰＰｍ、ＮＯｘ  ２５ＰＰｍ
希釈量：ＣＯ2  ２４０ｍ3、ＣＯ  １５０００ｍ3、ＮＯｘ  １５０００ｍ3
換気量（２０分）：１２ｍ3／ｍｉｎ、７５０ｍ3／ｍｉｎ、７５０ｍ3／ｍｉｎ
【０００４】
（オフロードダンプ（２３０ＨＰ）使用時の算定）
排ガス量：２２ｍ3／ｍｉｎ、ＮＯｘ  ９５０ＰＰｍ
換気量：２２×９５０／２５＝８３６ｍ3／ｍｉｎ
【０００５】
ＮＯｘはＮＯ、ＮＯ2等の窒素酸化物の総量であり、有害性が高いのはＮＯ2である。ＮＯ2は水分と化合して有害物質（下記式参照）となり、呼吸器の障害、気管支炎、肺水腫の原因になる（なお、ＮＯは無害であるとされている。）。
２ＮＯ2＋Ｈ2Ｏ→ＨＮＯ3（硝酸）＋ＨＮＯ2（亜硝酸）
【０００６】
この点、ＡＣＧＩＨ（米国産業衛生学会）は、２０１１年にＮＯ2の有害性を確認することができたことから、当該ＮＯ2許容値を０．２ＰＰｍに規定し、発ガン物質Ａ４に指定している。一方、日本国内においては現在検討中であるが、国際的に追従することになると予想される。なお、ＮＯ2の大気環境基準は、０．０６〜０．０４ＰＰｍである。
【０００７】
以上のような背景のもとＮＯ2を０．２ＰＰｍ以下にする場合の希釈風量を算定すると、次のとおりになる。
（発破使用時）
ＮＯｘ：３７５Ｌ
ＮＯ2：３７．５Ｌ（ＮＯ2はＮＯｘの７〜１０％であるとされており、１０％で算定した場合）
希釈量：３７．５×１０-3÷０．２ＰＰｍ＝１８７５００ｍ3
換気量（２０分）：９３７５ｍ3／ｍｉｎ
【０００８】
（オフロードダンプ使用時）
ＮＯ2：２２ｍ3／ｍｉｎ×９５０ＰＰｍ×１０％
希釈量：２２×９５ＰＰｍ÷０．２ＰＰｍ＝１０４５０ｍ3／ｍｉｎ
【０００９】
以上を基準に換気設備を設計すると、少なくとも１００００ｍ3／ｍｉｎ以上の送風設備が必要になり、概数による設備（必要量）を現状と対比すると、次のとおりになる。
ファン（必要量）：φ３０００、１０００ｋｗ
ファン（現状）：φ１３００、２２０ｋｗ
ダクト（必要量）：φ３５００
ダクト（現状）：φ１５００
坑内風速（必要量）：２．４ｍ／ｓ
坑内風速（現状）：０．３ｍ／ｓ
【００１０】
以上から明らかなとおり、今後予想される基準を満たそうとすると、現状と比較して巨大な設備が必要になり、実現可能性が低い。したがって、単に希釈のみによるのではない換気設備が必要になる。この点、希釈浄化のみに依存しない換気方法としては、例えば、特許文献１が開示する方法の採用が考えられる。
【００１１】
同方法は、窒素酸化物を含む排ガスを吸着剤充填層に流通させ、窒素酸化物のうちＮＯ2を選択的に除去するとするものである。しかしながら、本発明者らが試算するところによると、排ガスを吸着剤充填層に流通させるのではＮＯ2と吸着剤との接触効率が悪く、換気効率が十分なものにはならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平１１−３３３２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明が解決しようとする主たる課題は、換気効率に優れる換気装置及びトンネル換気システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
吸着剤の使用形態としては、前記特許文献１のように、充填層に充填し、この充填層に汚染空気を流通させる使用形態のほかに、汚染空気中に散布し、もって当該汚染空気と吸着剤とを接触させる使用形態もある。しかるに、吸着剤を汚染空気中にただ散布するのでは、かえって吸着剤と汚染空気との接触効率が悪くなる可能性がある。そこで、吸着剤と汚染空気とをいかに効率良く接触させるかを種々考え、想到するに至ったのが次に示す前記課題を解決するための手段である。なお、本発明は、一方進んで吸着剤以外の粉体の使用も可能にしている。
【００１５】
（請求項１に記載の手段）
汚染空気を吸い込むダクトと、このダクトに繋がる集塵装置とを有し、
前記ダクトには、当該ダクト内に水を噴霧する水噴霧手段と、前記水の噴霧位置よりも下流において前記ダクト内に粉体を散布する粉体散布手段と、前記粉体の散布位置の上流に位置し、かつ前記ダクトの径方向に延在する板状の拡散板と、前記粉体の散布位置の下流に位置し、かつ回転軸が前記ダクトの軸方向に沿い、前記集塵装置への押込みファンとしての機能も有する拡散ファンとが備わり、
前記粉体の散布は、前記拡散板の近傍において当該拡散板の裏側に向けて行われる、
ことを特徴とする換気装置。
【００１６】
（請求項２に記載の手段）
前記水の噴霧は、前記拡散板の近傍において当該拡散板に向けて行われる、
請求項１に記載の換気装置。
【００１７】
（請求項３に記載の手段）
前記集塵装置は、複数のフィルタ手段と、このフィルタ手段の収納容器とを有し、
前記フィルタ手段は、軸が上下方向を向く円筒状で、かつ周面が濾過面を構成し、上方に上方空間が形成され、かつ下方に下方空間が形成されるように前記収納容器内に配置され、
前記収納容器の側壁には、前記上方空間を臨む排気口及び前記下方空間を臨む排出口が形成されており、
前記ダクトからの粉体を含む空気は、前記フィルタ手段の濾過面を通り抜け、前記フィルタ手段内を上方へ抜けて前記上方空間に至り、前記排気口から排気され、
前記フィルタ手段の濾過面で集塵された粉体は、下方へ落ちて前記下方空間に至り、前記排出口から排出される、
請求項１又は請求項２に記載の換気装置。
【００１８】
（請求項４に記載の手段）
前記粉体は、消石灰又はセメントである、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の換気装置。
【００１９】
（請求項５に記載の手段）
汚染空気を吸い込むダクトと、このダクトに繋がる集塵装置とを有し、
前記ダクトには、当該ダクト内に水を噴霧する水噴霧手段と、前記水の噴霧位置よりも下流において前記ダクト内に粉体を散布する粉体散布手段と、前記粉体の散布位置の上流に位置し、かつ前記ダクトの径方向に延在する拡散板と、前記粉体の散布位置の下流に位置し、かつ回転軸が前記ダクトの軸方向に沿う拡散ファンとが備わり、
前記粉体の散布は、前記拡散板の近傍において当該拡散板に向けて行われる換気装置と、
前記ダクトに吸い込まれる汚染空気の濃度を測定する入口濃度センサと、
前記集塵装置から排気される清浄空気の濃度を測定する排気濃度センサと、
前記入口濃度センサの測定値に応じて前記拡散ファンを制御する手段と、
前記排気濃度センサの測定値に応じて前記水噴霧手段及び前記粉体散布手段を制御する手段と、
を有することを特徴とするトンネル換気システム。
【００２０】
（請求項６に記載の手段）
トンネル内に外気を吹き込む送風手段と、
前記排気濃度センサの測定値が所定値を超えた場合に、当該測定値に応じて前記送風手段の風量を上昇させる手段と、
この風量の上昇に応じて前記拡散ファンの風量を上昇させる手段と、
を有する請求項５に記載のトンネル換気システム。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、換気効率に優れる換気装置及びトンネル換気システムとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本形態の換気装置及びトンネル換気システムの全体図である。
【図２】拡散板付近の空気の流れを示す模式説明図である。
【図３】フィルタ手段付近の空気の流れを示す模式説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に、本発明を実施するための形態を説明する。なお、本形態は、本発明の一例である。本発明の範囲は、本形態の範囲に限定されない。
【００２４】
図１に、本形態の換気装置Ｘを示した。本形態において、換気装置Ｘはトンネル内に設置されている。ただし、換気装置Ｘは、例えば、各種工事が行われる地下空間等の閉鎖空間にも設置することができる。
【００２５】
換気装置Ｘは、トンネル内の汚染空気Ａを吸い込むダクト１と、このダクト１に繋がる集塵装置２とを主に有する。
【００２６】
本形態のダクト１は、円筒状である。ダクト１は、入口部（先端部）及び後述する拡散板４５の配置部が硬質管１Ｂで構成されており、他方、当該配置部と入口部及び後述する拡散ファン５との間がそれぞれ軟質管１Ａで構成されている。この軟質管１Ａは、蛇腹状であり、伸縮する。
【００２７】
ダクト１には、ダクト１内にミスト状（霧状）の水Ｗを噴霧する（霧状に散布する）水噴霧手段３が備わる。水噴霧手段３は、水タンク３１に蓄えられている水Ｗを、管３４を通して当該管３４の先端部に備わるノズル３５からタクト１内に噴霧する手段である。この水Ｗの噴霧は、ポンプ３２によって行われる。なお、符号３３は、水Ｗの流量計である。また、ノズル３５は、水Ｗの拡散性という観点から、ダクト１の中心（軸心）に位置するのが好ましい。
【００２８】
ダクト１には、水Ｗの噴霧位置よりも下流（集塵装置２側）においてダクト１内に粉体Ｐを散布する粉体散布手段４が備わる。粉体散布手段４は、粉体タンク４２内に蓄えられている粉体Ｐを管４３内に切り出し、この管４３を通して（空気輸送して）当該管４３の先端部に備わるノズル４４からダクト１内に散布する手段である。この粉体Ｐの散布は、ブロワ４１によって行われる。
【００２９】
ダクト１には、粉体Ｐの散布位置、つまり本形態ではノズル４４の配置位置の上流に拡散板４５が備わる。この拡散板４５は、図２の（１）及び（２）に示すように、円形板状であり、ダクト１の径方向に延在している。拡散板４５の中心点は、ダクト１の軸上に位置している。拡散板４５は、図２の（２）に示すように、適宜の支持材４５Ａによって指示されている。この支持材４５Ａは、ダクト１に固定される。したがって、図１に示すように、拡散板４５の配置位置におけるダクト１は、軟質管１Ａではなく硬質管１Ｂで構成されているのが好ましい。
【００３０】
本形態において、ノズル４４からの粉体Ｐの散布は、図２の（１）に示すように、拡散板４５の近傍において当該拡散板４５に向けて行われる。拡散板４５の裏側（下流側）が負圧になることから、ダクト１に吸い込まれた汚染空気Ａは、拡散板４５の配置位置において当該拡散板４５（ダクト１）の径方向に逸れた後、拡散板４５の裏面に向けて引き込まれ、乱流となる。一方、粉体Ｐの散布を、拡散板４５の近傍において当該拡散板４５に向けて行うと、粉体Ｐは、拡散板４５の径方向に流れることになる。この径方向に流れた粉体Ｐは、汚染空気Ａの乱流に取り込まれ、結果、汚染空気Ａと粉体Ｐとが効果的に攪拌される（粉体Ｐの拡散）。この点、拡散板４５を配置せず、単に粉体Ｐを散布するのみであると、粉体Ｐは概ね汚染空気Ａの流れに乗ってダクト１の軸方向に移動するだけであり、径方向の拡散がなされない。また、ダクト１の内壁面近傍においては当該拡散板４５の配置による拡散効果は得難いが、ダクト１の内壁面近傍においては当該内壁面との接触による汚染空気Ａの乱流が生じる。特に、本形態においては、軟質管１Ａが蛇腹状とされているため、当該内壁面近傍における拡散効果は、大きなものとなる。したがって、本形態においては、ダクト１内全体に渡って粉体Ｐの径方向への拡散が効果的になされる。
【００３１】
上記粉体Ｐの散布を拡散板４５の近傍において行うとする点に関して、拡散板４５からノズル４４までの離間距離は、粉体Ｐの拡散性という観点から適宜設定することができる。ただし、当該離間距離は、好適には０．１〜０．３ｍである。
【００３２】
拡散板４５は、あまり大きすぎると、汚染空気Ａの流れを阻害することになる。したがって、拡散板４５の径Ｌ２は、ダクト１の径Ｌ１の１５〜３０％となるようにするのが好ましい（図２の（２）参照）。
【００３３】
本形態において、ノズル３５からの水Ｗの噴霧は、図２の（１）に示すように、拡散板４５の近傍において当該拡散板４５に向けて行うと好適である。前述したように、汚染空気Ａは、拡散板４５の配置位置において当該拡散板４５（ダクト１）の径方向に逸れ、拡散板４５の裏面に向けて引き込まれ、乱流となる。したがって、水Ｗの噴霧を拡散板４５に向けて行うと、汚染空気Ａと水Ｗとが効果的に攪拌される。しかも、水Ｗの噴霧を拡散板４５に向けて行う形態によると、汚染空気Ａに含まれる粉塵等によってノズル３５の目詰まりが生じるのを避けることができる。
【００３４】
上記水Ｗの噴霧を拡散板４５の近傍において行うとする点に関して、拡散板４５からノズル３５までの離間距離は、水Ｗの拡散性という観点から適宜設定することができる。ただし、当該離間距離は、好適には７．５〜１０ｍである。
【００３５】
ダクト１には、粉体Ｐの散布位置の下流に位置し、かつ回転軸がダクト１の軸方向に沿う拡散ファン５が備わる。この拡散ファン５は、インペラ（羽根）５１を有する。このインペラ５１の回転軸は、ダクト１の軸と一致している。インペラ５１の回転によって、ダクト１の周方向に粉体Ｐの拡散が進む。また、汚染空気Ａの流速は、通常２０ｍ／ｓ程度であるが、インペラ５１の外延部における周速は１００ｍ／ｓ程度にもなる。したがって、このインペラ５１を利用した粉体Ｐの拡散効果は、極めて大きなものとなる。しかも、この拡散ファン５１は、粉体Ｐを含む汚染空気Ａを集塵装置２へ押し込む押込みファンとしての機能も兼ねている。したがって、ダクト１内に汚染空気Ａを流通させるためのファンが、別途必要にはならない。
【００３６】
集塵装置２は、拡散ファン５の下流に備わる。集塵装置２は、複数のフィルタ手段２１と、この複数のフィルタ手段２１の収納容器２２とを有する。
【００３７】
複数のフィルタ手段２１は、それぞれ軸が上下方向を向く円筒状である。各フィルタ手段２１の周面は、空気が通り抜ける濾過面２１Ａを構成している。この濾過面２１Ａは、フィルタ、特にプリーツフィルタで構成されていると好適である。プリーツフィルタは、平面状のフィルタが山折り及び谷折りされてプリーツ状（ジグザグ状）にされたフィルタであり、濾過面積を広く確保することができる。この点、一般的な汚染空気の処理においては、フィルタ１ｍ2あたり毎分１．０ｍ3程度の汚染空気を流通させる。しかるに、本形態のように汚染空気に粉体を投入する場合は、フィルタ１ｍ2あたり毎分０．７ｍ3程度の汚染空気を流通させることしかできない。したがって、汚染空気１．０ｍ3を処理するのに毎分１０００ｍ2程度のフィルタが必要になる。しかるに、本形態のように、円筒状のフィルタを複数本並べて使用するものとし、好ましくは各フィルタをプリーツフィルタとすれば、容易に実現可能となる。
【００３８】
各フィルタ手段２１は、複数本が、本形態では５本が横方向に並べられて収納容器２２内に配置されている。ただし、この配置は、収納容器２２内において複数のフィルタ手段２１の上方に上方空間２３が形成され、かつ下方に下方空間２４が形成されるように行われている。つまり、各フィルタ手段２１は、収納容器２２の天面２２Ｂから離間しており、かつ床面２２Ｃからも離間している。
【００３９】
また、収納容器２２の側壁２２Ａには、上方空間２３を臨む排気口２３Ａ及び下方空間２４を臨む排出口２４Ａが形成されている。この点、排気口２３Ａは、例えば、収納容器２２の天面２２Ｂに形成されていてもよい。ただし、集塵装置２をトンネル１内に設置する場合等は、トンネル１の天面から雫が落ちてくる可能性があるので、排気口２３Ａが収納容器２２の側壁２２Ａに形成されている方が好ましい。
【００４０】
ダクト１からの粉体Ｐを含む空気は、図３に示すように、フィルタ手段２１の濾過面２１Ａを通り抜け、フィルタ手段２１内を上方へ抜けて上方空間２３に至り、排気口２３Ａから排気される。他方、フィルタ手段２１の濾過面２１Ａで集塵された粉体Ｐは、下方へ落ちて下方空間２４に至る。下方空間２４に落ちた粉体Ｐは、下方空間２４の下流部に備わるスクリュー状のスクレーパ２５によって下流側に送られ、排出口２４Ａから排出される。排出口２４Ａから排出された粉体Ｐは、粉体回収容器２６に蓄えられる。なお、以上の集塵装置２による粉体Ｐの集塵（回収）に際しては、当然、汚染空気Ａに含まれる粉塵等も集塵される。
【００４１】
次に、本形態の換気装置Ｘによって汚染空気ＡからＮＯ2が取り除かれる原理について説明する。
まず、本形態の換気装置Ｘにおいては、水Ｗの噴霧により、汚染空気Ａに含まれるＮＯ2が水Ｗと反応し、硝酸や亜硝酸になる（前述した反応式参照）。この反応を確実なものとするためには、ミスト状の水Ｗは、粒子径が小さい方が好ましく、粒子径が４０μｍ以下であるのが好ましい。粒子径が４０μｍ以下であると、水Ｗが分散・蒸発し易くなり、ＮＯ2との反応（接触）効率が高くなる。
【００４２】
次に、硝酸や亜硝酸は、粉体Ｐの散布により、当該粉体Ｐに固定される。この固定は、硝酸や亜硝酸と水Ｗとの化学反応により、又は物理吸着により行われる。硝酸や亜硝酸を粉体Ｐと化学反応させる場合は、当該粉体ＰとしてＣａイオンを含む粉体を使用するのが好ましい。この場合の化学反応は、酸・アルカリ中和反応である。Ｃａイオンを含む粉体としては、特に消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2）や、セメント（酸化カルシウム（ＣａＯ）を主成分とする）を使用するのが好ましい。これにより、硝酸や亜硝酸が無害化される。なお、例えば、消石灰を使用した場合、硝酸は下記のとおり硝酸カルシウム（Ｃａ（ＮＯ3）2）と水（Ｈ2Ｏ）になる。
２ＨＮＯ3＋Ｃａ（ＯＨ）2→Ｃａ（ＮＯ3）2＋２Ｈ2Ｏ
なお、この反応は、汚染空気Ａがダクト１内を流れている間だけではなく、フィルタ手段２１の濾過面２４Ａでも行われる。
【００４３】
一方、硝酸や亜硝酸を粉体Ｐに物理吸着させる場合は、当該粉体Ｐとして、チャコールやゼオライト、シリカゲル等を使用するのが好ましい。この点、物理吸着は、硝酸や亜硝酸に変化させなくとも（ＮＯ2のまま）行うこともできるが、硝酸や亜硝酸として吸着する方が、吸着効率に優れる。
【００４４】
化学反応又は物理吸着後の粉体Ｐは、集塵装置２において集塵される。これにより、汚染空気Ａに含まれるＮＯ2が取り除かれ、清浄空気（浄化された空気）Ｃとなる。
【００４５】
次に、以上の換気装置Ｘを使用したトンネルの換気システムについて、説明する。
図１に示すように、本形態のトンネル換気システムにおいては、換気装置Ｘにダクト１に吸い込まれる汚染空気ＡのＮＯ2濃度を測定する入口濃度センサ８ｘと、集塵装置２から排気される清浄空気ＣのＮＯ2濃度を測定する排気濃度センサ８ｙとが備え付けられている。加えて、入口濃度センサ８ｘの測定値に応じて拡散ファン５を制御する手段（ファン制御手段）と、排気濃度センサ８ｙの測定値に応じて水噴霧手段３及び粉体散布手段４を制御する手段（水・粉体制御手段）とが備えられている。
【００４６】
ファン制御手段は、入口濃度センサ８ｘで測定された測定値（信号）を、中央制御盤６を介してファン制御盤５ｘに送信し、この送信信号に応じてインペラ５１の回転数を制御する手段である。なお、測定値が大きい（汚染濃度が高い）場合はインペラ５１の回転数を上げ、測定値が小さい（汚染濃度が低い）場合はインペラ５１の回転数を下げる。
【００４７】
水・粉体制御手段は、入口濃度センサ８ｘで測定された測定値（信号）を、中央制御盤６を介して水噴霧制御盤３ｘ及び粉体散布制御盤４ｘに送信し、この送信信号に応じて水Ｗの噴霧量や粉体Ｐの散布量を制御する手段である。なお、測定値が大きい（汚染濃度が高い）場合は水Ｗの噴霧量や粉体Ｐの散布量を増やし、測定値が小さい（汚染濃度が低い）場合は水Ｗの噴霧量や粉体Ｐの散布量を減らす。
【００４８】
本形態のトンネル換気システムには、トンネル１内に外気を吹き込む送風手段７と、排気濃度センサ８ｙの測定値（排気濃度）が所定値を超えた場合に、当該測定値に応じて送風手段７の風量を上昇させる手段（送風制御手段）と、この風量の上昇に応じて拡散ファン５の風量を上昇させる手段（ファン制御手段）とが備わる。
【００４９】
送風手段７は、坑口に配置される送風機７２と、この送風機７２から坑内（トンネル１内）に延びる送風ダクト７１とから主になる。
【００５０】
送風制御手段は、排気濃度センサ８ｙの測定値（信号）を、中央制御盤６を介して送風機制御盤７ｘに送信し、この送信信号に応じて送風機７２の風量を制御する手段である。
【００５１】
ファン制御手段は、送風手段７の送風量（信号）を、中央制御盤６を介してファン制御盤５ｘに送信し、この送信信号に応じて拡散ファン５の風量、つまりインペラ５１の回転数を制御する手段である。
【００５２】
本形態の換気システムにおいては、排気濃度センサ８ｙの測定値（排気濃度）が許容値（例えば、０．２ＰＰｍ。）を超える場合は、一次的には水Ｗの噴霧量や粉体Ｐの噴霧量を増やすことで排気濃度が下がるように調整する。しかるに、二次的に、送風手段７の送風量を増やすことで排気濃度を下げることもできる（希釈浄化）。ただし、単に送風手段７の送風量を増やすのみであると、トンネル１内が負圧状態でなくなってしまい、ダクト１に吸引されない汚染空気Ａの流れができてしまうおそれがある。そこで、ダクト１に吸い込まれる汚染空気Ａの風量Ｑｄと送風手段７の風量Ｑｆとが、常にＱｄ＞Ｑｆとなるように上記ファン制御手段が備わる。なお、一次的に水Ｗの噴霧や粉体Ｐの散布を行う本システムにおいては、送風手段７による希釈量（送風量）を１／５〜１／１０に低減することができる、装置を大型化する必要がない。また、水Ｗの噴霧や粉体Ｐの散布と、送風手段７による希釈とを併用すると、発破処理後の汚染空気の換気時間を短くすることができ、生産性が上がる。
【００５３】
なお、上記排気濃度センサ８ｙの測定値（排気濃度）が所定値を超えた場合としている点について、当該所定値は、例えば、水Ｗの噴霧や粉体Ｐの散布のみによるのではなく、希釈浄化も併用した方が好ましいと推定される濃度を適宜設定することができる。具体的には、所定値（ＮＯ2濃度）を、例えば、０．４ｐｐｍ〜０．６ｐｐｍとすることができる。
【００５４】
（その他）
以上の形態においては、水Ｗの噴霧や粉体Ｐの散布をそれぞれ１段（１カ所）で行うものとている。ただし、当該噴霧や散布は、汚染空気Ａの流れ方向に位置が異なるものとした２段（２カ所）以上の複数段で行うこともできる。
【００５５】
本発明者らが風量２０００ｍ3／ｍｉｎの集塵装置を使用して試験したところによると、ミスト状の水Ｗを１ｇ／ｍ3（２Ｌ／ｍｉｎ）噴霧するものとし、かつ粉体状の消石灰がフィルタに対して３０ｇ／ｍ2の付着量（全付着量６０ｋｇ）となるように設計した場合、汚染空気のＮＯ2濃度（入口濃度）が３〜４ＰＰｍである場合において出口濃度は検出不能であった。
【００５６】
今後、ディーゼルエンジンの低ＮＯｘ化によりＣＯガスのリスクが重視されることも予想される。しかしながら、ＣＯは水に溶解（０．０２６ｇ／Ｌ）し易く、チャコール、ゼオライト等の細孔にファンデルワールスカによって吸着する。したがって、本形態の換気装置によって無害化が可能である。本発明者らの実機試験では、６０％の低減効果を確認することができた。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、換気装置及びトンネル換気システムとして利用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１  ダクト
１Ａ  軟質管
１Ｂ  硬質管
２  集塵装置
３  水噴霧手段
３ｘ  水噴霧制御盤
４  粉体散布手段
４ｘ  粉体散布制御盤
５  拡散ファン
５ｘ  ファン制御盤
６  中央制御盤
７  送風手段
７ｘ  送風機制御盤
８ｘ  入口濃度センサ
８ｙ  出口濃度センサ
２１  フィルタ手段
２１Ａ  濾過面
２２  収納容器
２２Ａ  側壁
２２Ｂ  天面
２２Ｃ  底面
２３  上方空間
２３Ａ  排気口  
２４  下方空間
２４Ａ  排出口
３１  水タンク
３２  ポンプ
３３  流量計
３４  管
３５  ノズル
４１  ブロワ
４２  粉体タンク
４３  管
４４  ノズル
４５  拡散板
５１  インペラ
７１  送風ダクト
７２  送風機
Ａ  汚染空気
Ｐ  粉体
Ｗ  水
Ｘ  換気装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染空気を吸い込むダクトと、このダクトに繋がる集塵装置とを有し、
前記ダクトには、当該ダクト内に水を噴霧する水噴霧手段と、前記水の噴霧位置よりも下流において前記ダクト内に粉体を散布する粉体散布手段と、前記粉体の散布位置の上流に位置し、かつ前記ダクトの径方向に延在する板状の拡散板と、前記粉体の散布位置の下流に位置し、かつ回転軸が前記ダクトの軸方向に沿い、前記集塵装置への押込みファンとしての機能も有する拡散ファンとが備わり、
前記粉体の散布は、前記拡散板の近傍において当該拡散板の裏側に向けて行われる、
ことを特徴とする換気装置。
【請求項２】
前記水の噴霧は、前記拡散板の近傍において当該拡散板に向けて行われる、
請求項１に記載の換気装置。
【請求項３】
前記集塵装置は、複数のフィルタ手段と、このフィルタ手段の収納容器とを有し、
前記フィルタ手段は、軸が上下方向を向く円筒状で、かつ周面が濾過面を構成し、上方に上方空間が形成され、かつ下方に下方空間が形成されるように前記収納容器内に配置され、
前記収納容器の側壁には、前記上方空間を臨む排気口及び前記下方空間を臨む排出口が形成されており、
前記ダクトからの粉体を含む空気は、前記フィルタ手段の濾過面を通り抜け、前記フィルタ手段内を上方へ抜けて前記上方空間に至り、前記排気口から排気され、
前記フィルタ手段の濾過面で集塵された粉体は、下方へ落ちて前記下方空間に至り、前記排出口から排出される、
請求項１又は請求項２に記載の換気装置。
【請求項４】
前記粉体は、消石灰又はセメントである、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の換気装置。
【請求項５】
汚染空気を吸い込むダクトと、このダクトに繋がる集塵装置とを有し、
前記ダクトには、当該ダクト内に水を噴霧する水噴霧手段と、前記水の噴霧位置よりも下流において前記ダクト内に粉体を散布する粉体散布手段と、前記粉体の散布位置の上流に位置し、かつ前記ダクトの径方向に延在する拡散板と、前記粉体の散布位置の下流に位置し、かつ回転軸が前記ダクトの軸方向に沿う拡散ファンとが備わり、
前記粉体の散布は、前記拡散板の近傍において当該拡散板に向けて行われる換気装置と、
前記ダクトに吸い込まれる汚染空気の濃度を測定する入口濃度センサと、
前記集塵装置から排気される清浄空気の濃度を測定する排気濃度センサと、
前記入口濃度センサの測定値に応じて前記拡散ファンを制御する手段と、
前記排気濃度センサの測定値に応じて前記水噴霧手段及び前記粉体散布手段を制御する手段と、
を有することを特徴とするトンネル換気システム。
【請求項６】
トンネル内に外気を吹き込む送風手段と、
前記排気濃度センサの測定値が所定値を超えた場合に、当該測定値に応じて前記送風手段の風量を上昇させる手段と、
この風量の上昇に応じて前記拡散ファンの風量を上昇させる手段と、
を有する請求項５に記載のトンネル換気システム。