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技術 トンネル工事用集塵機

出願人 古河機械金属株式会社
発明者 金子勉太田和行
出願日 2001年10月10日 (20年4ヶ月経過) 出願番号 2001-313225
公開日 2003年4月23日 (18年9ヶ月経過) 公開番号 2003-120200
状態 特許登録済
技術分野 トンネル内の通風・安全装置・運搬 ガス中の分散粒子の濾過
主要キーワード 高圧空気配管 高圧水配管 除塵空気 トンネル工事用 コンクリート吹付け作業 フィルタパネル 微細粉塵 洗浄空気
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2003年4月23日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

簡単な構造で耐久性を高くし、大量の含塵空気を効率良く処理可能とする。

解決手段

透孔穿設されたスクリーン板複数枚積層したフィルタユニット20を所要数配列してフィルタパネル2を構成し、このフィルタパネル2をケーシング1の内部に設置するとともに、ケーシング1の前部にスプレーノズル3、ケーシングの後部に送風ファン4を設ける。

概要

背景

トンネル掘削工事中に発生する粉塵捕集するためのトンネル工事用集塵機としては、従来、バグフィルタ電気集塵器が広く用いられていた。

概要

簡単な構造で耐久性を高くし、大量の含塵空気を効率良く処理可能とする。

透孔穿設されたスクリーン板複数枚積層したフィルタユニット20を所要数配列してフィルタパネル2を構成し、このフィルタパネル2をケーシング1の内部に設置するとともに、ケーシング1の前部にスプレーノズル3、ケーシングの後部に送風ファン4を設ける。

目的

本発明は、トンネル工事用集塵機における上記問題を解決するものであって、耐久性が高く、構造が簡単で集塵性能が優れ、大量の含塵空気を効率良く処理可能な低コストのトンネル工事用集塵機を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

透孔穿設されたスクリーン板複数枚積層したフィルタユニット所要数配列してフィルタパネルを構成し、該フィルタパネルをケーシングの内部に設置するとともに、ケーシングの前部にスプレーノズル、ケーシングの後部に送風ファンを設けたトンネル工事用集塵機

請求項2

フィルタパネルをケーシングの前後方向と平行に配置したことを特徴とする請求項1記載のトンネル工事用集塵機。

請求項3

フィルタパネル内に、洗浄水噴射するノズルを備えた高圧水配管と、洗浄空気を噴射するノズルを備えた高圧空気配管とを設けたことを特徴とする請求項1または請求項2記載のトンネル工事用集塵機。

技術分野

0001

本発明は、トンネル掘削工事中にさく孔発破コンクリート吹付け等の作業により発生する粉塵捕集するためのトンネル工事用集塵機に関するものである。

背景技術

0002

トンネルの掘削工事中に発生する粉塵を捕集するためのトンネル工事用集塵機としては、従来、バグフィルタ電気集塵器が広く用いられていた。

発明が解決しようとする課題

0003

しかし、バグフィルタは空気中の粉塵を濾布濾過することにより捕集するものであるため、濾布の磨耗が激しく耐久性が悪い。また空気が濾布を通過するときの圧力損失が大きいため、特に1000〜3000m3 /minもの大風量を必要とするトンネル工事用集塵機では動力費が嵩む。

0004

電気集塵器は放電電極集塵電極の間を通過する空気中の粉塵に電荷を与え、集塵電極に付着させて捕集するものであるため、圧力損失はバグフィルタに比べて小さいが、高圧電源を用いるため定期的なオーバーホールが必要であり、故障の確率が高く、故障した場合、作業環境の悪化により作業に支障を来す可能性が高い。

0005

本発明は、トンネル工事用集塵機における上記問題を解決するものであって、耐久性が高く、構造が簡単で集塵性能が優れ、大量の含塵空気を効率良く処理可能な低コストのトンネル工事用集塵機を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明のトンネル工事用集塵機は、透孔穿設されたスクリーン板複数枚積層したフィルタユニット所要数配列してフィルタパネルを構成し、このフィルタパネルをケーシングの内部に設置するとともに、ケーシングの前部にスプレーノズル、ケーシングの後部に送風ファンを設けることにより上記課題を解決している。

0007

このトンネル工事用集塵機は、ケーシング前面の吸込口からケーシングに流入する含塵空気に、前部のスプレーノズルで適度な湿気を与えて微細粉塵の重量を増大させ、相互に凝集肥大化させた後、フィルタユニットで捕集し、除塵空気を送風ファンでケーシング後面の排出口から排出する。フィルタユニットは透孔が穿設されたスクリーン板を複数枚積層したものであり、空気がフィルタユニットを通過するときの圧力損失はバグフィルタの濾布を通過するときに比べてはるかに小さく、かつ含塵空気を加湿することで、電気集塵器と同等の集塵性能が得られる。スクリーン板の材質としては、強度と耐久性の高い金属を使用することが好ましい。

0008

トンネル工事用集塵機は、通常トンネルの切羽面から含塵空気を吸込み坑口側へ除塵空気を排出するため、ケーシング前面の吸込口を切羽面側、後面の排出口を坑口側に向け、ケーシングの前後方向がトンネルの掘進方向と平行となるように設置される。処理風量は1000m3 /min以上が必要とされる。また、トンネル内には工事用の各種作業機械往復通行するため、トンネル工事用集塵機は、作業機械の通行に支障を生じないよう、幅と高さが制限される。

0009

トンネルの掘削工事により発生する粉塵を効率良く捕集するためには、フィルタユニットを通過する空気の通過速度は1m/s以下とすることが望ましく、例えば、1200m3 /minの処理能力が必要な場合、フィルタパネルの所要面積は、(1200m3 /min)/(60m/min)=20m2 となる。幅と高さが制限されるトンネル工事用集塵機において、これだけの面積のフィルタパネルをケーシング内に前後方向と直交するように横断面上に設置することは困難である。

0010

フィルタパネルをケーシングの前後方向と平行に配置すれば、幅と高さが制限されていても、前後方向への長さを長くすることで必要な面積のフィルタパネルを設置することが可能となる。トンネルの掘削工事により発生する粉塵には、コンクリート吹付け作業時のモルタル付着性の高い粉体が多く含まれているので、フィルタユニットは定期的に洗浄しないと、目詰まりを生じ、圧力損失が増大し処理能力が低下する。

0011

フィルタパネル内に、洗浄水噴射するノズルを備えた高圧水配管と、洗浄空気を噴射するノズルを備えた高圧空気配管とを設け、定期的に内側から洗浄水噴射と洗浄空気噴射を行うと、高い洗浄効果が得られ、目詰まりによる処理能力の低下を防止することができる。

発明を実施するための最良の形態

0012

図1は本発明の実施の一形態であるトンネル工事用集塵機の構成を示す平面図、図2はトンネル工事用集塵機の構成を示す側面図、図3はフィルタユニットの構造を示す部分拡大断面図、図4はフィルタパネル内の高圧水配管と高圧空気配管の配置の説明図である。

0013

このトンネル工事用集塵機は、ケーシング1の内部に所要数のフィルタユニット20を配列したフィルタパネル2が設置され、ケーシング1の前部にスプレーノズル3、ケーシング1の後部に送風ファン4が設けられている。このトンネル工事用集塵機は、トンネルの切羽面から含塵空気ADを吸込み坑口側へ除塵空気ACを排出するため、ケーシング1前面の吸込口5を切羽面側、後面の排出口6を坑口側に向け、ケーシング1の前後方向がトンネルの掘進方向と平行となるように設置される。

0014

フィルタユニット20は、図3に示すように、透孔21が穿設されたアルミニウム合金等の金属製のスクリーン板22を複数枚積層したものであり、透孔21の位置や方向により気流を変化させ、通過する空気中の粉塵Dを慣性で集塵する。金属製のスクリーン板22は、バグフィルタの濾布に比べて耐久性が極めて大きい。なお、スクリーン板22は、粉塵Dの性質によってはプラスチック等他の材質のものを用いることもできる。

0015

このトンネル工事用集塵機では、フィルタユニット20を複数配列してフィルタパネル2を構成し、このフィルタパネル2をケーシング1の前後方向と平行に所定間隔で4列配置している。このように配置したことにより、ケーシング1の断面積は、同一面積のフィルタパネル2をケーシング1の前後方向と直交するように設置した場合と比べると約10分の1となっている。

0016

ケーシング1は幅と高さが制限されるが、処理風量を増加させる必要があるときには、前後方向への長さを長くすることで、ケーシング1の断面積を増加させることなく必要な面積のフィルタパネル2を設置することができる。フィルタパネル2内には、図4に示すように、高圧水WPを噴射するノズル23を備えた高圧水配管24と、高圧空気APを噴射するノズル25を備えた高圧空気配管26とが、各フィルタパネル2を構成する左右のフィルタユニット20の間に所定距離離隔して設けられている。

0017

ケーシング1の底面には、フィルタパネル2で捕集された粉塵Dを一旦貯留し定期的に排出するためのトラフ7が若干傾斜を付けて設けられている。トンネル掘削工事の際には、このトンネル工事用集塵機が送風ファン4でトンネルの切羽面から含塵空気ADを吸込み坑口側へ除塵空気ACを排出して迅速にトンネル内の空気を入れ替える。

0018

このとき、吸込口5からケーシング1に流入する含塵空気ADに、吸込口5全面にわたって配置されたスプレーノズル3からスプレー水WSを噴霧し、適度な湿気を与えて微細粉塵の重量を増大させ、相互に凝集肥大化させた後、フィルタユニット20で捕集する。フィルタユニット20を通過した除塵空気ACはケーシング1後面の排出口6から排出する。

0019

含塵空気ADがフィルタユニット20を通過するときの圧力損失はバグフィルタの濾布を通過するときに比べてはるかに小さく、かつ含塵空気ADを加湿することで、電気集塵器と同等の集塵性能が得られる。トンネルの掘削工事により発生する粉塵Dには、コンクリート吹付け作業時のモルタル等付着性の高い粉体が多く含まれているので、フィルタユニット20は定期的に洗浄しないと、目詰まりを生じ、圧力損失が増大し処理能力が低下する。このため、フィルタパネル2内側の高圧水配管24と高圧空気配管26とに高圧水WPと高圧空気APとを定期的に供給し、ノズル23とノズル25から、洗浄水WWの噴射と洗浄空気AWの噴射とを順番に行って、フィルタユニット20を洗浄する。

0020

高圧水WPは坑内供給水より高圧ポンプ(図示略)で加圧供給され、高圧空気AWはコンプレッサ(図示略)で加圧供給される。高圧ポンプとコンプレッサはトンネル工事用集塵機と一体に設置しておくとトンネル内の配置がコンパクトになる。フィルタパネル2で捕集された粉塵Dは、洗浄水WWとともに一旦トラフ7に貯留された後、定期的に外部に排出される。排出された粉塵Dを含む洗浄水WWは、切羽からの排水とともに、通常坑口に設置される排水処理場に送られて処理される。

発明の効果

0021

以上説明したように、本発明のトンネル工事用集塵機は、耐久性が高く、構造が簡単で集塵性能が優れ、大量の含塵空気を効率良く処理することができる。また、動力損失が少なく消費電力節減でき、メンテナンスも容易で、コストが低減できる。

0022

フィルタパネルをケーシングの前後方向と平行に配置すれば、幅と高さが制限されていても、前後方向への長さを長くすることで必要な面積のフィルタパネルを設置することが可能となる。フィルタパネル内に、洗浄水を噴射するノズルを備えた高圧水配管と、洗浄空気を噴射するノズルを備えた高圧空気配管とを設け、内側から洗浄水噴射と洗浄空気噴射を行うと、高い洗浄効果が得られ、目詰まりによる処理能力の低下を防止することができる。

図面の簡単な説明

0023

図1本発明の実施の一形態であるトンネル工事用集塵機の構成を示す平面図である。
図2トンネル工事用集塵機の構成を示す側面図である。
図3フィルタユニットの構造を示す部分拡大断面図である。
図4フィルタパネル内の高圧水配管と高圧空気配管の配置の説明図である。

--

0024

1ケーシング
2フィルタパネル
3スプレーノズル
4送風ファン
5吸込口
6 排出口
7トラフ
20フィルタユニット
21透孔
22スクリーン板
23ノズル
24高圧水配管
25 ノズル
26 高圧空気配管

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