トンネル内の空気浄化装置
【課題】油圧作業機器を用いたトンネル工事で発生した粉塵を処理する空気浄化装置において、集塵機を小型化および簡単化して粉塵発生個所付近に配置して集塵効率を高め、油圧作業機器および集塵機を含む全体設備を簡単化してその取扱いを容易とし、工事の進捗に合わせて容易に移動させることを可能とするとともに、坑内温度の上昇を抑制可能とすることを課題とする。
【解決手段】油圧作業機器を用いたトンネル工事で発生した粉塵を、吸引ダクトでスクラバランクに回収し、粉塵を分離した清浄空気を送風機で放出するトンネル内の空気浄化装置において、吸引ダクトとスクラバタンクと送風機とを含む水スクラバ式集塵機を、移動可能な走行台車に搭載すると共に、スクラバタンク内に油圧作業機器の作動油を循環させて冷却する配管を設けた空気浄化装置を提供する。
【解決手段】油圧作業機器を用いたトンネル工事で発生した粉塵を、吸引ダクトでスクラバランクに回収し、粉塵を分離した清浄空気を送風機で放出するトンネル内の空気浄化装置において、吸引ダクトとスクラバタンクと送風機とを含む水スクラバ式集塵機を、移動可能な走行台車に搭載すると共に、スクラバタンク内に油圧作業機器の作動油を循環させて冷却する配管を設けた空気浄化装置を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル内の空気浄化装置に関し、特に中小断面のトンネルに好適に用いられ、吹付機や掘削機などの油圧作業機器を用いたトンネル工事に伴い発生した粉塵を処理する水スクラバ式集塵機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トンネル工事においては、掘削機や吹付機などを用いた作業に伴って有害な粉塵が発生して空気を汚染し、特に掘削延長が長くなった切羽付近では風通しが悪く、汚染空気が充満しやすい。このような粉塵を含んだ汚染空気から粉塵を除去する公知の方法として、（１）吸引した汚染空気をフィルタに通して粉塵などを除去するフィルタ式集塵機、（２）吸引した汚染空気に水シャワーを噴霧して粉塵などを分離するシャワー式集塵機、（３）吸引した汚染空気をスクラバタンク内の集塵水と接触させて粉塵などを捕集する水スクラバ式集塵機などがある。
【０００３】
これらの集塵機では、（１）のフィルタ式集塵機の場合には、フィルタや吸引ポンプが目詰まりして集塵能力が低下したり、集めた粉塵が粉末状態であるために後処理が容易でないこと、（２）のシャワー式集塵機の場合には、均一で且つ接触機会を多くした状態で散水する必要があり、その設備が大型で高価になること、（３）の水スクラバ式集塵機の場合には、大量の汚染空気を高能率で処理するのに難点があること、などそれぞれに短所があった。
【０００４】
そこで本件出願人は、構造を簡単とすることにより集塵機の小型化および製造コストの低減を図り、集塵機に大量の汚染空気を高能率で処理する能力を備えた、発明の名称「集塵装置のスクラバタンク」の出願（特許文献１参照）、およびこれを改良した、発明の名称「水スクラバ式集塵装置」の出願（特許文献２参照）を行い、これらの課題を解決し得る提案をしている。
【０００５】
また、トンネル工事の吹付け作業において、従来の圧縮空気により吹付け材を掘削側面に吹付ける吹付機を用いた場合には、坑内に大量の粉塵を発生させ、さらに圧縮空気が粉塵を拡散させてしまうため、大量の汚染空気について粉塵処理を行う必要があった。そこで、圧縮空気に代えて遠心力を利用して吹付ける遠心力油圧吹付機を使用することにより、吹付け時の粉塵の発生、および粉塵処理を必要とする汚染空気量を極力低減する、発明の名称「回転投射式の吹付け工法」の出願（特許文献３参照）を行っている。
【特許文献１】特開２００３−１７００１７号公報
【特許文献２】特開２００４−３２１８９２号公報
【特許文献３】特開２００４−２４９１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、小型で構造が簡単な集塵装置のスクラバタンクにあっても、スクラバタンク内の汚濁液を排出する排泥ポンプ、排出された汚濁液を移送する排泥液管、および汚濁液を再利用可能な清浄液へと処理する汚濁液処理設備などが必要であり、トンネル断面が小さい場合、これら設備をトンネル坑内に設置するのは困難である。また、トンネル断面が比較的大きい場合であっても、粉塵処理を必要とする汚染空気量が多くなり、そのために設備が大型化し、これら設備を中小断面のトンネル坑内に設置するのが困難であったり、通路を占有して作業を阻害するため好ましくない。
【０００７】
一方、集塵装置をトンネル坑外に設置すると、切羽から汚染空気を吸引して坑外へ移送するための坑内配管設備が必要であり、坑内配管長が長くなる程圧力損失が大きくなって換気風量が低下してしまう。また、集塵装置は排気方式であるため、換気風量が低下するほど配管内に粉塵が堆積し、さらなる風量低下を引き起こして効率的ではない。そのため、集塵装置をトンネルの切羽にできるだけ近い位置に設置することが望ましいが、掘削作業の進捗に伴い切羽位置は移動し、また、トンネル内のスペースは限られているため、設備をできるだけ小さく簡単にすることが望まれる。
【０００８】
他方、トンネル工事の吹付け作業時に発生する粉塵量を低減する遠心力油圧吹付機を使用する場合、駆動源である油圧ユニットを稼動すると、ポンプの圧縮作用による油の発熱、装置内を流れる油の摩擦抵抗による熱などによって作動油の温度が上昇する。作動油の油温上昇は油の粘性を低下させ、シール部での油漏れや油圧作業機器に出力効果の変化を生じさせたり、坑内温度を上昇させて作業環境を悪化させるため、油を冷却して適正範囲に維持するための冷却装置が必要となる。
【０００９】
冷却装置には低温の冷却液を順次供給する冷却液供給設備を接続するか、または作動油を適正温度に維持しつつ熱エネルギを吸収し得る大型の冷却装置を用いる必要があり、工事の進捗に伴う移動やトンネル内の作業スペースなどを考慮するとその取扱いは煩雑である。同様に、油圧掘削機など他の油圧作業機器を使用する場合にも油圧ユニット、冷却装置および冷却液供給設備が必要であり、その取扱いは容易ではない。
【００１０】
そこで、油圧作業機器を用いたトンネル工事で発生した粉塵を処理する空気浄化装置において、集塵機をトンネル坑外に設置した場合に比べて集塵効率を高め、油圧作業機器および集塵機を含む全体設備を小型化および簡単化してその取扱いを容易とし、工事の進捗に合わせて容易に移動させることを可能とするとともに、坑内温度の上昇を抑制可能とすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、第１の手段として、本発明は、油圧作業機器を用いたトンネル工事で発生した粉塵を、吸引ダクトでスクラバランクに回収し、粉塵を分離した清浄空気を送風機で放出するトンネル内の空気浄化装置であって、前記吸引ダクトとスクラバタンクと送風機とを含む水スクラバ式集塵機を、移動可能な走行台車に搭載すると共に、前記スクラバタンク内に前記油圧作業機器の作動油を循環させて冷却する配管を設けたことを特徴とするトンネル内の空気浄化装置を提供する。
【００１２】
これによると、油圧作業機器の使用に伴い粉塵が発生するトンネル工事において、集塵機のスクラバタンク内の集塵液を、油圧作業機器の作動油を冷却する冷却液として兼用することによって、油圧作業機器に必要な冷却装置を省略して油圧作業機器および集塵機を含む全体設備を小型化することができる。
【００１３】
また、冷却液として使用される集塵液は作動油の放熱により次第に温度が上昇するが、集塵液として大量の汚染空気を取り込んで接触することにより、汚染空気中に放熱して冷却液としての温度上昇を抑制できるため、冷却装置の冷却液供給設備を省略して全体設備を簡単化し、または冷却装置の大型化を回避して全体設備を小型化することができる。さらに、このように油圧作業機器が発する熱を吸収して粉塵を除去された清浄空気を、集塵機の送風機により作業位置から離れた空間へ拡散することにより切羽付近の坑内温度の上昇を抑制することができる。
【００１４】
また、汚濁液を排出するためのポンプや、排出に伴い新たな集塵液を供給する液供給設備などを集塵機から分離して簡単化し、移動用台車に搭載することにより、集塵機をトンネル内に持ち込み可能とするとともに、トンネル工事の進捗に伴って集塵機を移動させ、または他の作業などと干渉しない位置に移動させることを可能とし、作業スペースの限られるトンネル内における取扱いを容易とする。
【００１５】
さらに、システムをトンネル坑外へ移動させて集塵液を交換し、または集塵液に吸収され残存している熱を放出させることにより切羽付近の坑内温度の上昇を抑制することができる。
【００１６】
また、上記課題を解決するための第２の手段として、本発明は、第１の手段である空気浄化装置において、前記スクラバタンクの内部を、隔壁により２槽に分割し、一方の槽に前記配管を設けたトンネル内の空気浄化装置を提供する。
【００１７】
これによると、一方の槽の冷却液が吸収した作動油の熱を、隔壁を介して他方の槽の集塵液に放熱しつつ、集塵されたセメントなどが作動油の冷却配管に付着して冷却能力が低下することを回避することができる。また、配管が破損したような場合に配管内に冷却液が流入すると、油圧ユニットなどの故障の原因となり得るが、これが清浄水であれば、汚濁液であった場合に比べてその修復を容易に行うことができる。
【００１８】
また、上記課題を解決するための第３の手段として、本発明は、第１の手段である空気浄化装置において、前記油圧作業機器を、前記水スクラバ式集塵機と共に前記走行台車に搭載したトンネル内の空気浄化装置を提供する。
【００１９】
油圧作業機器は、その作動油の冷却装置として利用する水スクラバ式集塵機と、油圧ホースにより連結されているが、これによると、同一の走行台車に搭載されているために移動するときなど、その取扱いが容易となる。
【００２０】
また、上記課題を解決するための第４の手段として、本発明は、第１の手段である空気浄化装置において、前記油圧作業機器が、ライニング材と急結剤を混練りした吹付け材を、油圧モータで回転するインペラの遠心力によって回転投射する回転投射式吹付機であるトンネル内の空気浄化装置を提供する。
【００２１】
これによると、吹付け作業時に発生する粉塵量および粉塵除去処理が必要な汚染空気量の少ない当該吹付機を使用することにより、小型化されたスクラバタンクを備えた集塵機を、小断面のトンネルの坑内に持ち込むことが可能となる。したがって、トンネル坑外に設置する場合に必要となる集塵用の風管設備を設ける必要がなくなり、効率の良い粉塵処理が可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
これらの手段を用いることにより、油圧作業機器を用いたトンネル工事により発生した粉塵を処理する空気浄化装置において、油圧作業機器に必要な冷却装置を省略して小型化することができるとともに、冷却装置に接続されるべき冷却液供給設備を省略して油圧装置を簡単化し、または冷却装置の大型化を回避して油圧装置を小型化することができる。また、集塵機から排出ポンプや集塵液供給設備を分離して簡単化し、移動可能とすることにより、集塵機をトンネル内に持ち込み可能とするとともに、作業空間が限られるトンネル内における取扱いを容易とする。その結果、一般的には困難とされている小断面のトンネル坑内にも集塵機を持ち込み可能とし、トンネル坑外に設置した場合と比べて効率的な粉塵処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は、小断面トンネルにおいて、本発明による空気浄化装置、および油圧作業機器を使用する様子を示す概念図である。油圧作業機器として、小断面のトンネル１の切羽２付近で使用され、ライニング材と急結剤を混練りした吹付け材３を、油圧モータで回転するインペラの遠心力によって回転投射する回転投射式吹付機４を用いている。回転投射式吹付機４を用いたトンネル工事で発生した粉塵５を、吸引ダクト１３でスクラバタンク７に回収し、粉塵５を分離した清浄空気２４を送風機１４で放出するトンネル内の空気浄化装置６は、吸引ダクト１３とスクラバタンク７と送風機１４とを含む水スクラバ式集塵機を、トンネル内のレール上を移動可能な走行台車８に搭載されると共に、スクラバタンク７内に回転投射式吹付機４の作動油１０を循環させて冷却する配管１１を設けられている。
【００２５】
空気浄化装置６のスクラバタンク７内の下層側には、粉塵５を捕集する集塵液としての集塵水９が貯留されており、配管１１は集塵水９に浸漬するように配管されている。
【００２６】
回転投射式吹付機４は、走行台車８に搭載され、吹付け材３を回転投射する吹付けヘッドであって、作動油１０の圧油により回転駆動される吹付けヘッド１５と、吹付けヘッド１５を吹付け作業位置に配置する配置手段であるブーム１６と、作動油１０を貯留する作動油タンク１７と、作動油１０を圧送する圧送手段である油圧ポンプ１８と、油圧ポンプ１８の駆動により作動油１０を吹付けヘッド１５へ移送する油圧ホース（図示せず）と、吹付けヘッド１５においてライニング材に混練りする急結剤を供給する急結剤供給装置１９とを有している。
【００２７】
ライニング材運搬車であるアジテータカー２１によりトンネルの切羽２付近に運搬されたライニング材は、ライニング材圧送手段であるコンクリートポンプ２２に供給され、材料圧送ホース２３を介して吹付けヘッド１５へ供給される。油圧ポンプ１８は作動油１０を圧送して油圧吹付けヘッド１５を回転駆動し、ライニング材と急結剤供給装置１９から供給された急結剤とを混練りして吹付け材３を生成し、回転投射してトンネル１の内壁を覆工する。この際、粉塵５が発生して切羽２付近の空気が汚染空気１２となる。
【００２８】
汚染空気１２は、ブーム１６に固定され吸引口を吹付け作業位置付近に配置された吸引ダクト１３により吸引され、スクラバタンク７に貯留された集塵水９に取り込まれ、気泡となって接触することで粉塵５を除去される。粉塵５を除去された清浄空気２４は送風機１４により吸引され空気浄化装置６外へ放出される。
【００２９】
油圧ポンプ１８の圧縮作用および回転投射式吹付機４内を流れる摩擦抵抗により油温が上昇した作動油１０は、配管１１を循環してスクラバタンク７内の集塵水９に放熱する。冷却液としての集塵水９は、給水設備を設けていないため次第に温度が上昇するが、吸引ダクト１３によって吸引されてくる大量の汚染空気１２が接触することにより、汚染空気１２に放熱するため、水温はある一定の温度に保たれる。そして吸熱した清浄空気２４は、送風機１４により切羽から離れた空間へ拡散され、トンネル換気設備により切羽付近に送気され坑口へ向かう空気の流れに乗って排出される。したがって、切羽の温度上昇を抑制することができる。
【００３０】
なお、走行台車８に搭載された回転投射式吹付機４および空気浄化装置６は移動可能であり、掘進にしたがって切羽の位置が変動しても、回転投射式吹付機４および空気浄化装置６を切羽位置に容易に移動することができ、常に吸引ダクトの短い効率的な集塵作業を行うことができる。また、集塵水９が粉塵により汚濁して汚濁水処理が必要となったときには、空気浄化装置６をトンネル坑外などに設置された汚濁水処理設備へ移動させて、スクラバタンク内の汚濁水を排出口（図示せず）から取り出し、汚濁水処理設備に収容して沈殿するスラッジと上澄み水に分離し、再利用可能となった上澄み水を補充する。
【００３１】
また、汚染空気への放熱によってもなお集塵水９の水温が高い場合にも、回転投射式吹付機４および空気浄化装置６をトンネル坑外へ移動させ、集塵水９中に残存する熱を開放スペースで放出することにより、または集塵水９を排出して新たな上澄み水を補充することにより、切羽の温度上昇を抑制することができる。
【００３２】
図示の実施形態では、回転投射式吹付機４および空気浄化装置６は１台の走行台車８に搭載されているが、ブーム１６および吹付けヘッド１５と、作動油タンク１７と、スクラバタンク７とをそれぞれ別の移動可能な走行台車に搭載してもよく、走行台車は牽引式でも自走式でもよい。また、走行台車はレール上を移動可能な車輪式としているが、レールを必要としない車輪式やクローラ式であってもよい。作動油タンク１７とスクラバタンク７とを別の移動用台車に搭載する場合には、配管１１の始点および終点付近のスクラバタンク７との連結部分は、可撓性のある油圧ホースを用いて配管すればよい。油圧作業機器が油圧掘削機など、吹付機以外の場合にも同様である。
【００３３】
図２は、本発明による空気浄化装置の一実施形態であって、水スクラバ式集塵機の要部を示す縦断面図である。スクラバタンク７は、下層側に集塵水９を貯留し、一定に保持される水位Ｗ．Ｌの上層側に空気流動領域３０を有している。
【００３４】
作動油１０の配管１１は、作動油タンク１７を始点とし、集塵水９内に浸漬するように配管され、作動油タンク１７を終点として循環する経路とされている。集塵水９内の配管１１は、管内を流通する作動油１０の油温を効率的に低下させるため、放熱面積が大きくなるような形状とする。スクラバタンク７外の配管１１にはポンプ（図示せず）を設置して作動油１０を循環させ、油温が上昇した作動油１０は周囲の集塵水９との温度差により熱を放出して冷却される。
【００３５】
スクラバタンク７の空気流動領域３０には空気流路を画定する第１および第２の流路案内板３１，３２が装着され、スクラバタンク７の中央部であって水位Ｗ．Ｌの上方には各流路案内板３１，３２の内端側により、細隙状の連通路３３（３３Ａ，３３Ｂ）が形成されている。２枚の流路案内板３１，３２は、第１の流路案内板３１が入力側を始端にしてスクラバタンク７の中央部の終端に向けて、集塵水９Ａ側の水位Ｗ．Ｌより僅か上方を下向き傾斜状に延在すると共に、第２の流路案内板３２がスクラバタンク７の中央部の始端から出力側の終端に向けて、集塵水９Ｂ側の水位Ｗ．Ｌの上方を上向き傾斜状に延在し、互い違いに交差している。
【００３６】
これにより、第１の流路案内板３１の下側には容積の小さい第１の空気流路３０Ａが、第２の流路案内板３２の下側にはこれより容積の大きい第２の空気流路３０Ｂが形成されると共に、２枚の流路案内板３１，３２上側には更に容積が大きい第３の空気流路３０Ｃが形成され、各空気流路３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの間は細隙状の連通路３３（３３Ａ，３３Ｂ）を介して連通される。
【００３７】
集塵水９には、水位Ｗ．Ｌより僅かに水没する状態で入力筒３４の先端を第１の流路案内板３１の下方へ突設させる。また、スクラバタンク７内には第１の流路案内板３１の中間部下側には消波板を兼用する第１の除塵フィルタ３６を設け、第２の流路案内板３２の上側には第２の除塵フィルタ３７を設けている。
【００３８】
スクラバタンク７は、送風機１４で空気流動領域３０の清浄空気２４を吸引すると、次第に負圧状態になって第２の空気流路３０Ｂ側の集塵水９Ｂの水位が上昇すると共に、第１の空気流路３０Ａ側の集塵水９Ａの水位が下降し、集塵水９Ａにおける水位の下降で吸引ダクト１３及び入力筒３４を介し、トンネル１から汚染空気１２がスクラバタンク７内へ順次送り込まれる。
【００３９】
汚染空気１２は、集塵水と接触して気泡状態になって粉塵などが集塵水９内に捕集され、汚泥として集塵水９Ａの底部に順次沈殿して堆積するので、この汚泥層を含む汚濁水を図示しない排出口から排出し、汚濁水処理設備において再利用すべく浄化処理を行う。
【００４０】
一方、粉塵などが除去された空気は集塵水９Ａを浮上して第１の空気流路３０Ａに清浄空気２４として取り込まれ、連通路３３Ａを介して第２の空気流路３０Ｂ側へ順次流動した後に、連通路３３Ｂを介して第３の空気流路３０Ｃ側へ流動し、出力筒３５に連結された送風機１４側へ移送され、清浄空気２４としてトンネル内に放出される。
【００４１】
また、第１の空気流路３０Ａに取り込まれた清浄空気２４中には、除去されずに残余した粉塵などの汚染物質や水分が含有されているが、２枚の流路案内板３１，３２を設けたことにより、流動空気の流速が高まって空気流動領域３０を流動中に流路案内板３１，３２の下面やスクラバタンク７の天井に付着した粉塵などを含む水滴は２枚の流路案内板３１，３２の傾斜面に沿って流下し、集塵水９内に滴下して回収される。
【００４２】
空気流動領域３０の途中には第１の除塵フィルタ３６及び第２の除塵フィルタ３７を設けた構成を採ることによって、汚染空気１２に対して汚染物質を除去する機能を一段と向上している。
【００４３】
第１の除塵フィルタ３６は、上部側を第１の空気流路３０Ａの途中に突設されると共に、下部側を入力側の集塵水９Ａ内の底面へ連結されて、水位Ｗ．Ｌの上下に延在しており、配管１１と交錯する部分には開口を設けて配管１１との間隙がないように処理されている。第１の空気流路３０Ａから下流側の第２の空気流路３０Ｂへ流動する汚染物質を除去するとともに、上流側で発生した波立ちによる乱流が下流側に波及しないように消波し、捕捉した粉塵などをスクラッピングによる波立ちで自動的に洗い落とし、スクラバタンク７の底部に堆積させる。
【００４４】
第２の除塵フィルタ３７は、第３の空気流路３０Ｃに対して流路案内板３２の始端上部側に設け、下流側へ流動する清浄空気２４中に残留する汚染物質を捕捉して阻止し、粉塵濃度の低い清浄空気２４を送風機１４側へ移送する。
【００４５】
さ
図示の実施形態では、第１及び第２の除塵フィルタ３６，３７の双方を設けているが、いずれか一方の除塵フィルタのみを設ける実施形態や、除塵フィルタを設けない実施形態を採ることも可能であり、２つの除塵フィルタ３６，３７又は除塵フィルタ３６，３７のいずれかを設けることによって、除塵フィルタを設けない場合と比べて集塵効果及び空気清浄効果その他の点において顕著な相違があることが確認されている。
【００４６】
図３は、本発明の空気浄化装置の他の実施形態であって、水スクラバ式集塵機の要部を示す縦断面図である。スクラバタンク７の内部に隔壁３８を設け、スクラバタンク７内に貯留された集塵水９を、上槽の集塵水９Ａ，９Ｂと、下槽の集塵水９Ｃとに上下に分割している。除塵フィルタ３６は隔壁３８の上方に突設され、集塵水９Ａ，９Ｂを隔てており、隔壁３８の下方の集塵水９Ｃ内には配管１１が配管されている。
【００４７】
配管１１内を流通する作動油１０の熱は、まず集塵水９Ｃに放出され、集塵水９Ｃのうち配管周りの温度上昇したものは集塵水９Ｃ内を上昇し、隔壁３８を介して集塵水９Ａ，９Ｂに熱を放出する。したがって隔壁３８は、熱伝導率の高い材料からなることが望ましく、集塵水９Ｂ，９Ｃが集塵水９Ａに混入しないような不透水性の材料からなる。隔壁３８には例えば鉄板を用いてもよいが、熱伝導率のより高い銅板やアルミニウム板などを用いるのが好ましい。
【００４８】
入力筒３４から流入した汚染空気は、集塵水９Ａ，９Ｂ及び空気流路３０を通過して出力筒３５へ流出する。集塵水９Ｃは汚染空気と接触しないため粉塵により汚濁されることはなく、常に清浄な状態に保たれる。したがって、配管１１が破損したような場合にも配管内に汚濁水が流入して油圧ユニットが故障することを回避でき、また、配管１１にセメントなど捕集された集塵が付着して冷却効果が低下することも回避できる。
【００４９】
なお、本発明は、図３に示すようなスクラバタンク７を上下に分割する実施形態に限定されるものではなく、例えば、隔壁３８を垂直方向や斜め方向に設置してスクラバタンク７を水平方向に２槽に分割するような形態をとることも可能である。
【００５０】
図４は、図１の油圧作業機器として用いる回転投射式吹付機を示す断面図である。回転投射式吹付機４は、材料導入部４Ａと、撹拌混合部４Ｂと、回転投射部４Ｃと、回転駆動部４Ｄとで構成されている。
【００５１】
材料導入部４Ａは、ライニング材を導入する大径の第１導入管４２と、急結剤を導入する小径の第２導入管４３が同心状に配置され、第１導入管４２にはコンクリートポンプ２２に接続された材料圧送ホース２３を介してライニング材を、第２導入管４３には急結剤供給装置１９から急結剤をポンプ圧送する。撹拌混合部４Ｂでは、始端側内周面に導入されたライニング材に急結剤が添加され、終端側へ流動しながら複数の撹拌羽根４４により混練りされて吹付け材３となる。
【００５２】
図５は、図４のＶ断面図である。回転投射部４Ｃは、複数の羽根板４５を装着した投射用インペラ４６を装着し、投射用インペラ４６の外周囲には方向制御板４７に枢着した複数の案内ローラ４８を配置させ、投射用インペラ４６と各案内ローラ４８の間には投射方向Ｄに投射口４９を開放する態様で無端ベルト５０を巻掛けてある。
【００５３】
投射用インペラ４６内に順次移送される吹付け材３は、投射用インペラ４６が回転駆動されると各羽根板４５で押し出されるようにして、投射口４９から投射方向Ｄへ遠心力で回転投射される。この際、方向制御板４７を所定角度に揺動回転させると、案内ローラ４８に巻掛けた無端ベルト５０の投射口４９を所望に設定して投射方向Ｄを所望の角度に可変調整することができる。
【００５４】
回転駆動部４Ｄは、撹拌羽根４４を高速回転させる駆動部、投射用インペラ４６を高速回転させる駆動部、方向制御板４７を揺動回転させる駆動部などが必要であり、これらの各回転駆動部はプーリやＶベルトなどによる動力伝達手段を介して、それぞれ油圧モータに連結されている。この実施形態では、撹拌羽根４４及び投射用インペラ４６を連結し、動力伝達手段を介して第２のモータＭ２で高速回転駆動を行い、共用化することで回転駆動部の構成を簡略化している。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】小断面トンネルにおいて、本発明による空気浄化装置、および油圧作業機器を使用する様子を示す概念図である。
【図２】本発明による空気浄化装置の一実施形態であって、水スクラバ式集塵機の要部を示す縦断面図である。
【図３】本発明による空気浄化装置の他の実施形態であって、水スクラバ式集塵機の要部を示す縦断面図である。
【図４】図１の油圧作業機器として用いる回転投射式吹付機を示す断面図である。
【図５】図４のIV断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ トンネル
２ 切羽
３ 吹付け材
４ 回転投射式吹付機
４Ａ 材料導入部
４Ｂ 撹拌混合部
４Ｃ 回転投射部
４Ｄ 回転駆動部
５ 粉塵
６ 空気浄化装置
７ スクラバタンク
８ 走行台車
９ 集塵水
１０ 作動油
１１ 配管
１２ 汚染空気
１３ 吸引ダクト
１４ 送風機
１５ 吹付けヘッド
１６ ブーム
１７ 作動油タンク
１８ 油圧ポンプ
１９ 急結剤供給装置
２１ アジテータカー
２２ コンクリートポンプ
２３ 材料圧送ホース
２４ 清浄空気
３０ 空気流動領域
３０Ａ 第１の空気流路
３０Ｂ 第２の空気流路
３０Ｃ 第３の空気流路
３１ 第１の流路案内板
３２ 第２の流路案内板
３３ 連通路
３４ 入力筒
３５ 出力筒
３６ 第１の除塵フィルタ
３７ 第２の除塵フィルタ
３８ 隔壁
４２ 第１導入管
４３ 第２導入管
４４ 撹拌羽根
４５ 羽根板
４６ 投射用インペラ
４７ 方向制御板
４８ 案内ローラ
４９ 投射口
５０ 無端ベルト
Ｄ 投射方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル内の空気浄化装置に関し、特に中小断面のトンネルに好適に用いられ、吹付機や掘削機などの油圧作業機器を用いたトンネル工事に伴い発生した粉塵を処理する水スクラバ式集塵機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トンネル工事においては、掘削機や吹付機などを用いた作業に伴って有害な粉塵が発生して空気を汚染し、特に掘削延長が長くなった切羽付近では風通しが悪く、汚染空気が充満しやすい。このような粉塵を含んだ汚染空気から粉塵を除去する公知の方法として、（１）吸引した汚染空気をフィルタに通して粉塵などを除去するフィルタ式集塵機、（２）吸引した汚染空気に水シャワーを噴霧して粉塵などを分離するシャワー式集塵機、（３）吸引した汚染空気をスクラバタンク内の集塵水と接触させて粉塵などを捕集する水スクラバ式集塵機などがある。
【０００３】
これらの集塵機では、（１）のフィルタ式集塵機の場合には、フィルタや吸引ポンプが目詰まりして集塵能力が低下したり、集めた粉塵が粉末状態であるために後処理が容易でないこと、（２）のシャワー式集塵機の場合には、均一で且つ接触機会を多くした状態で散水する必要があり、その設備が大型で高価になること、（３）の水スクラバ式集塵機の場合には、大量の汚染空気を高能率で処理するのに難点があること、などそれぞれに短所があった。
【０００４】
そこで本件出願人は、構造を簡単とすることにより集塵機の小型化および製造コストの低減を図り、集塵機に大量の汚染空気を高能率で処理する能力を備えた、発明の名称「集塵装置のスクラバタンク」の出願（特許文献１参照）、およびこれを改良した、発明の名称「水スクラバ式集塵装置」の出願（特許文献２参照）を行い、これらの課題を解決し得る提案をしている。
【０００５】
また、トンネル工事の吹付け作業において、従来の圧縮空気により吹付け材を掘削側面に吹付ける吹付機を用いた場合には、坑内に大量の粉塵を発生させ、さらに圧縮空気が粉塵を拡散させてしまうため、大量の汚染空気について粉塵処理を行う必要があった。そこで、圧縮空気に代えて遠心力を利用して吹付ける遠心力油圧吹付機を使用することにより、吹付け時の粉塵の発生、および粉塵処理を必要とする汚染空気量を極力低減する、発明の名称「回転投射式の吹付け工法」の出願（特許文献３参照）を行っている。
【特許文献１】特開２００３−１７００１７号公報
【特許文献２】特開２００４−３２１８９２号公報
【特許文献３】特開２００４−２４９１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、小型で構造が簡単な集塵装置のスクラバタンクにあっても、スクラバタンク内の汚濁液を排出する排泥ポンプ、排出された汚濁液を移送する排泥液管、および汚濁液を再利用可能な清浄液へと処理する汚濁液処理設備などが必要であり、トンネル断面が小さい場合、これら設備をトンネル坑内に設置するのは困難である。また、トンネル断面が比較的大きい場合であっても、粉塵処理を必要とする汚染空気量が多くなり、そのために設備が大型化し、これら設備を中小断面のトンネル坑内に設置するのが困難であったり、通路を占有して作業を阻害するため好ましくない。
【０００７】
一方、集塵装置をトンネル坑外に設置すると、切羽から汚染空気を吸引して坑外へ移送するための坑内配管設備が必要であり、坑内配管長が長くなる程圧力損失が大きくなって換気風量が低下してしまう。また、集塵装置は排気方式であるため、換気風量が低下するほど配管内に粉塵が堆積し、さらなる風量低下を引き起こして効率的ではない。そのため、集塵装置をトンネルの切羽にできるだけ近い位置に設置することが望ましいが、掘削作業の進捗に伴い切羽位置は移動し、また、トンネル内のスペースは限られているため、設備をできるだけ小さく簡単にすることが望まれる。
【０００８】
他方、トンネル工事の吹付け作業時に発生する粉塵量を低減する遠心力油圧吹付機を使用する場合、駆動源である油圧ユニットを稼動すると、ポンプの圧縮作用による油の発熱、装置内を流れる油の摩擦抵抗による熱などによって作動油の温度が上昇する。作動油の油温上昇は油の粘性を低下させ、シール部での油漏れや油圧作業機器に出力効果の変化を生じさせたり、坑内温度を上昇させて作業環境を悪化させるため、油を冷却して適正範囲に維持するための冷却装置が必要となる。
【０００９】
冷却装置には低温の冷却液を順次供給する冷却液供給設備を接続するか、または作動油を適正温度に維持しつつ熱エネルギを吸収し得る大型の冷却装置を用いる必要があり、工事の進捗に伴う移動やトンネル内の作業スペースなどを考慮するとその取扱いは煩雑である。同様に、油圧掘削機など他の油圧作業機器を使用する場合にも油圧ユニット、冷却装置および冷却液供給設備が必要であり、その取扱いは容易ではない。
【００１０】
そこで、油圧作業機器を用いたトンネル工事で発生した粉塵を処理する空気浄化装置において、集塵機をトンネル坑外に設置した場合に比べて集塵効率を高め、油圧作業機器および集塵機を含む全体設備を小型化および簡単化してその取扱いを容易とし、工事の進捗に合わせて容易に移動させることを可能とするとともに、坑内温度の上昇を抑制可能とすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、第１の手段として、本発明は、油圧作業機器を用いたトンネル工事で発生した粉塵を、吸引ダクトでスクラバランクに回収し、粉塵を分離した清浄空気を送風機で放出するトンネル内の空気浄化装置であって、前記吸引ダクトとスクラバタンクと送風機とを含む水スクラバ式集塵機を、移動可能な走行台車に搭載すると共に、前記スクラバタンク内に前記油圧作業機器の作動油を循環させて冷却する配管を設けたことを特徴とするトンネル内の空気浄化装置を提供する。
【００１２】
これによると、油圧作業機器の使用に伴い粉塵が発生するトンネル工事において、集塵機のスクラバタンク内の集塵液を、油圧作業機器の作動油を冷却する冷却液として兼用することによって、油圧作業機器に必要な冷却装置を省略して油圧作業機器および集塵機を含む全体設備を小型化することができる。
【００１３】
また、冷却液として使用される集塵液は作動油の放熱により次第に温度が上昇するが、集塵液として大量の汚染空気を取り込んで接触することにより、汚染空気中に放熱して冷却液としての温度上昇を抑制できるため、冷却装置の冷却液供給設備を省略して全体設備を簡単化し、または冷却装置の大型化を回避して全体設備を小型化することができる。さらに、このように油圧作業機器が発する熱を吸収して粉塵を除去された清浄空気を、集塵機の送風機により作業位置から離れた空間へ拡散することにより切羽付近の坑内温度の上昇を抑制することができる。
【００１４】
また、汚濁液を排出するためのポンプや、排出に伴い新たな集塵液を供給する液供給設備などを集塵機から分離して簡単化し、移動用台車に搭載することにより、集塵機をトンネル内に持ち込み可能とするとともに、トンネル工事の進捗に伴って集塵機を移動させ、または他の作業などと干渉しない位置に移動させることを可能とし、作業スペースの限られるトンネル内における取扱いを容易とする。
【００１５】
さらに、システムをトンネル坑外へ移動させて集塵液を交換し、または集塵液に吸収され残存している熱を放出させることにより切羽付近の坑内温度の上昇を抑制することができる。
【００１６】
また、上記課題を解決するための第２の手段として、本発明は、第１の手段である空気浄化装置において、前記スクラバタンクの内部を、隔壁により２槽に分割し、一方の槽に前記配管を設けたトンネル内の空気浄化装置を提供する。
【００１７】
これによると、一方の槽の冷却液が吸収した作動油の熱を、隔壁を介して他方の槽の集塵液に放熱しつつ、集塵されたセメントなどが作動油の冷却配管に付着して冷却能力が低下することを回避することができる。また、配管が破損したような場合に配管内に冷却液が流入すると、油圧ユニットなどの故障の原因となり得るが、これが清浄水であれば、汚濁液であった場合に比べてその修復を容易に行うことができる。
【００１８】
また、上記課題を解決するための第３の手段として、本発明は、第１の手段である空気浄化装置において、前記油圧作業機器を、前記水スクラバ式集塵機と共に前記走行台車に搭載したトンネル内の空気浄化装置を提供する。
【００１９】
油圧作業機器は、その作動油の冷却装置として利用する水スクラバ式集塵機と、油圧ホースにより連結されているが、これによると、同一の走行台車に搭載されているために移動するときなど、その取扱いが容易となる。
【００２０】
また、上記課題を解決するための第４の手段として、本発明は、第１の手段である空気浄化装置において、前記油圧作業機器が、ライニング材と急結剤を混練りした吹付け材を、油圧モータで回転するインペラの遠心力によって回転投射する回転投射式吹付機であるトンネル内の空気浄化装置を提供する。
【００２１】
これによると、吹付け作業時に発生する粉塵量および粉塵除去処理が必要な汚染空気量の少ない当該吹付機を使用することにより、小型化されたスクラバタンクを備えた集塵機を、小断面のトンネルの坑内に持ち込むことが可能となる。したがって、トンネル坑外に設置する場合に必要となる集塵用の風管設備を設ける必要がなくなり、効率の良い粉塵処理が可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
これらの手段を用いることにより、油圧作業機器を用いたトンネル工事により発生した粉塵を処理する空気浄化装置において、油圧作業機器に必要な冷却装置を省略して小型化することができるとともに、冷却装置に接続されるべき冷却液供給設備を省略して油圧装置を簡単化し、または冷却装置の大型化を回避して油圧装置を小型化することができる。また、集塵機から排出ポンプや集塵液供給設備を分離して簡単化し、移動可能とすることにより、集塵機をトンネル内に持ち込み可能とするとともに、作業空間が限られるトンネル内における取扱いを容易とする。その結果、一般的には困難とされている小断面のトンネル坑内にも集塵機を持ち込み可能とし、トンネル坑外に設置した場合と比べて効率的な粉塵処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は、小断面トンネルにおいて、本発明による空気浄化装置、および油圧作業機器を使用する様子を示す概念図である。油圧作業機器として、小断面のトンネル１の切羽２付近で使用され、ライニング材と急結剤を混練りした吹付け材３を、油圧モータで回転するインペラの遠心力によって回転投射する回転投射式吹付機４を用いている。回転投射式吹付機４を用いたトンネル工事で発生した粉塵５を、吸引ダクト１３でスクラバタンク７に回収し、粉塵５を分離した清浄空気２４を送風機１４で放出するトンネル内の空気浄化装置６は、吸引ダクト１３とスクラバタンク７と送風機１４とを含む水スクラバ式集塵機を、トンネル内のレール上を移動可能な走行台車８に搭載されると共に、スクラバタンク７内に回転投射式吹付機４の作動油１０を循環させて冷却する配管１１を設けられている。
【００２５】
空気浄化装置６のスクラバタンク７内の下層側には、粉塵５を捕集する集塵液としての集塵水９が貯留されており、配管１１は集塵水９に浸漬するように配管されている。
【００２６】
回転投射式吹付機４は、走行台車８に搭載され、吹付け材３を回転投射する吹付けヘッドであって、作動油１０の圧油により回転駆動される吹付けヘッド１５と、吹付けヘッド１５を吹付け作業位置に配置する配置手段であるブーム１６と、作動油１０を貯留する作動油タンク１７と、作動油１０を圧送する圧送手段である油圧ポンプ１８と、油圧ポンプ１８の駆動により作動油１０を吹付けヘッド１５へ移送する油圧ホース（図示せず）と、吹付けヘッド１５においてライニング材に混練りする急結剤を供給する急結剤供給装置１９とを有している。
【００２７】
ライニング材運搬車であるアジテータカー２１によりトンネルの切羽２付近に運搬されたライニング材は、ライニング材圧送手段であるコンクリートポンプ２２に供給され、材料圧送ホース２３を介して吹付けヘッド１５へ供給される。油圧ポンプ１８は作動油１０を圧送して油圧吹付けヘッド１５を回転駆動し、ライニング材と急結剤供給装置１９から供給された急結剤とを混練りして吹付け材３を生成し、回転投射してトンネル１の内壁を覆工する。この際、粉塵５が発生して切羽２付近の空気が汚染空気１２となる。
【００２８】
汚染空気１２は、ブーム１６に固定され吸引口を吹付け作業位置付近に配置された吸引ダクト１３により吸引され、スクラバタンク７に貯留された集塵水９に取り込まれ、気泡となって接触することで粉塵５を除去される。粉塵５を除去された清浄空気２４は送風機１４により吸引され空気浄化装置６外へ放出される。
【００２９】
油圧ポンプ１８の圧縮作用および回転投射式吹付機４内を流れる摩擦抵抗により油温が上昇した作動油１０は、配管１１を循環してスクラバタンク７内の集塵水９に放熱する。冷却液としての集塵水９は、給水設備を設けていないため次第に温度が上昇するが、吸引ダクト１３によって吸引されてくる大量の汚染空気１２が接触することにより、汚染空気１２に放熱するため、水温はある一定の温度に保たれる。そして吸熱した清浄空気２４は、送風機１４により切羽から離れた空間へ拡散され、トンネル換気設備により切羽付近に送気され坑口へ向かう空気の流れに乗って排出される。したがって、切羽の温度上昇を抑制することができる。
【００３０】
なお、走行台車８に搭載された回転投射式吹付機４および空気浄化装置６は移動可能であり、掘進にしたがって切羽の位置が変動しても、回転投射式吹付機４および空気浄化装置６を切羽位置に容易に移動することができ、常に吸引ダクトの短い効率的な集塵作業を行うことができる。また、集塵水９が粉塵により汚濁して汚濁水処理が必要となったときには、空気浄化装置６をトンネル坑外などに設置された汚濁水処理設備へ移動させて、スクラバタンク内の汚濁水を排出口（図示せず）から取り出し、汚濁水処理設備に収容して沈殿するスラッジと上澄み水に分離し、再利用可能となった上澄み水を補充する。
【００３１】
また、汚染空気への放熱によってもなお集塵水９の水温が高い場合にも、回転投射式吹付機４および空気浄化装置６をトンネル坑外へ移動させ、集塵水９中に残存する熱を開放スペースで放出することにより、または集塵水９を排出して新たな上澄み水を補充することにより、切羽の温度上昇を抑制することができる。
【００３２】
図示の実施形態では、回転投射式吹付機４および空気浄化装置６は１台の走行台車８に搭載されているが、ブーム１６および吹付けヘッド１５と、作動油タンク１７と、スクラバタンク７とをそれぞれ別の移動可能な走行台車に搭載してもよく、走行台車は牽引式でも自走式でもよい。また、走行台車はレール上を移動可能な車輪式としているが、レールを必要としない車輪式やクローラ式であってもよい。作動油タンク１７とスクラバタンク７とを別の移動用台車に搭載する場合には、配管１１の始点および終点付近のスクラバタンク７との連結部分は、可撓性のある油圧ホースを用いて配管すればよい。油圧作業機器が油圧掘削機など、吹付機以外の場合にも同様である。
【００３３】
図２は、本発明による空気浄化装置の一実施形態であって、水スクラバ式集塵機の要部を示す縦断面図である。スクラバタンク７は、下層側に集塵水９を貯留し、一定に保持される水位Ｗ．Ｌの上層側に空気流動領域３０を有している。
【００３４】
作動油１０の配管１１は、作動油タンク１７を始点とし、集塵水９内に浸漬するように配管され、作動油タンク１７を終点として循環する経路とされている。集塵水９内の配管１１は、管内を流通する作動油１０の油温を効率的に低下させるため、放熱面積が大きくなるような形状とする。スクラバタンク７外の配管１１にはポンプ（図示せず）を設置して作動油１０を循環させ、油温が上昇した作動油１０は周囲の集塵水９との温度差により熱を放出して冷却される。
【００３５】
スクラバタンク７の空気流動領域３０には空気流路を画定する第１および第２の流路案内板３１，３２が装着され、スクラバタンク７の中央部であって水位Ｗ．Ｌの上方には各流路案内板３１，３２の内端側により、細隙状の連通路３３（３３Ａ，３３Ｂ）が形成されている。２枚の流路案内板３１，３２は、第１の流路案内板３１が入力側を始端にしてスクラバタンク７の中央部の終端に向けて、集塵水９Ａ側の水位Ｗ．Ｌより僅か上方を下向き傾斜状に延在すると共に、第２の流路案内板３２がスクラバタンク７の中央部の始端から出力側の終端に向けて、集塵水９Ｂ側の水位Ｗ．Ｌの上方を上向き傾斜状に延在し、互い違いに交差している。
【００３６】
これにより、第１の流路案内板３１の下側には容積の小さい第１の空気流路３０Ａが、第２の流路案内板３２の下側にはこれより容積の大きい第２の空気流路３０Ｂが形成されると共に、２枚の流路案内板３１，３２上側には更に容積が大きい第３の空気流路３０Ｃが形成され、各空気流路３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの間は細隙状の連通路３３（３３Ａ，３３Ｂ）を介して連通される。
【００３７】
集塵水９には、水位Ｗ．Ｌより僅かに水没する状態で入力筒３４の先端を第１の流路案内板３１の下方へ突設させる。また、スクラバタンク７内には第１の流路案内板３１の中間部下側には消波板を兼用する第１の除塵フィルタ３６を設け、第２の流路案内板３２の上側には第２の除塵フィルタ３７を設けている。
【００３８】
スクラバタンク７は、送風機１４で空気流動領域３０の清浄空気２４を吸引すると、次第に負圧状態になって第２の空気流路３０Ｂ側の集塵水９Ｂの水位が上昇すると共に、第１の空気流路３０Ａ側の集塵水９Ａの水位が下降し、集塵水９Ａにおける水位の下降で吸引ダクト１３及び入力筒３４を介し、トンネル１から汚染空気１２がスクラバタンク７内へ順次送り込まれる。
【００３９】
汚染空気１２は、集塵水と接触して気泡状態になって粉塵などが集塵水９内に捕集され、汚泥として集塵水９Ａの底部に順次沈殿して堆積するので、この汚泥層を含む汚濁水を図示しない排出口から排出し、汚濁水処理設備において再利用すべく浄化処理を行う。
【００４０】
一方、粉塵などが除去された空気は集塵水９Ａを浮上して第１の空気流路３０Ａに清浄空気２４として取り込まれ、連通路３３Ａを介して第２の空気流路３０Ｂ側へ順次流動した後に、連通路３３Ｂを介して第３の空気流路３０Ｃ側へ流動し、出力筒３５に連結された送風機１４側へ移送され、清浄空気２４としてトンネル内に放出される。
【００４１】
また、第１の空気流路３０Ａに取り込まれた清浄空気２４中には、除去されずに残余した粉塵などの汚染物質や水分が含有されているが、２枚の流路案内板３１，３２を設けたことにより、流動空気の流速が高まって空気流動領域３０を流動中に流路案内板３１，３２の下面やスクラバタンク７の天井に付着した粉塵などを含む水滴は２枚の流路案内板３１，３２の傾斜面に沿って流下し、集塵水９内に滴下して回収される。
【００４２】
空気流動領域３０の途中には第１の除塵フィルタ３６及び第２の除塵フィルタ３７を設けた構成を採ることによって、汚染空気１２に対して汚染物質を除去する機能を一段と向上している。
【００４３】
第１の除塵フィルタ３６は、上部側を第１の空気流路３０Ａの途中に突設されると共に、下部側を入力側の集塵水９Ａ内の底面へ連結されて、水位Ｗ．Ｌの上下に延在しており、配管１１と交錯する部分には開口を設けて配管１１との間隙がないように処理されている。第１の空気流路３０Ａから下流側の第２の空気流路３０Ｂへ流動する汚染物質を除去するとともに、上流側で発生した波立ちによる乱流が下流側に波及しないように消波し、捕捉した粉塵などをスクラッピングによる波立ちで自動的に洗い落とし、スクラバタンク７の底部に堆積させる。
【００４４】
第２の除塵フィルタ３７は、第３の空気流路３０Ｃに対して流路案内板３２の始端上部側に設け、下流側へ流動する清浄空気２４中に残留する汚染物質を捕捉して阻止し、粉塵濃度の低い清浄空気２４を送風機１４側へ移送する。
【００４５】
さ
図示の実施形態では、第１及び第２の除塵フィルタ３６，３７の双方を設けているが、いずれか一方の除塵フィルタのみを設ける実施形態や、除塵フィルタを設けない実施形態を採ることも可能であり、２つの除塵フィルタ３６，３７又は除塵フィルタ３６，３７のいずれかを設けることによって、除塵フィルタを設けない場合と比べて集塵効果及び空気清浄効果その他の点において顕著な相違があることが確認されている。
【００４６】
図３は、本発明の空気浄化装置の他の実施形態であって、水スクラバ式集塵機の要部を示す縦断面図である。スクラバタンク７の内部に隔壁３８を設け、スクラバタンク７内に貯留された集塵水９を、上槽の集塵水９Ａ，９Ｂと、下槽の集塵水９Ｃとに上下に分割している。除塵フィルタ３６は隔壁３８の上方に突設され、集塵水９Ａ，９Ｂを隔てており、隔壁３８の下方の集塵水９Ｃ内には配管１１が配管されている。
【００４７】
配管１１内を流通する作動油１０の熱は、まず集塵水９Ｃに放出され、集塵水９Ｃのうち配管周りの温度上昇したものは集塵水９Ｃ内を上昇し、隔壁３８を介して集塵水９Ａ，９Ｂに熱を放出する。したがって隔壁３８は、熱伝導率の高い材料からなることが望ましく、集塵水９Ｂ，９Ｃが集塵水９Ａに混入しないような不透水性の材料からなる。隔壁３８には例えば鉄板を用いてもよいが、熱伝導率のより高い銅板やアルミニウム板などを用いるのが好ましい。
【００４８】
入力筒３４から流入した汚染空気は、集塵水９Ａ，９Ｂ及び空気流路３０を通過して出力筒３５へ流出する。集塵水９Ｃは汚染空気と接触しないため粉塵により汚濁されることはなく、常に清浄な状態に保たれる。したがって、配管１１が破損したような場合にも配管内に汚濁水が流入して油圧ユニットが故障することを回避でき、また、配管１１にセメントなど捕集された集塵が付着して冷却効果が低下することも回避できる。
【００４９】
なお、本発明は、図３に示すようなスクラバタンク７を上下に分割する実施形態に限定されるものではなく、例えば、隔壁３８を垂直方向や斜め方向に設置してスクラバタンク７を水平方向に２槽に分割するような形態をとることも可能である。
【００５０】
図４は、図１の油圧作業機器として用いる回転投射式吹付機を示す断面図である。回転投射式吹付機４は、材料導入部４Ａと、撹拌混合部４Ｂと、回転投射部４Ｃと、回転駆動部４Ｄとで構成されている。
【００５１】
材料導入部４Ａは、ライニング材を導入する大径の第１導入管４２と、急結剤を導入する小径の第２導入管４３が同心状に配置され、第１導入管４２にはコンクリートポンプ２２に接続された材料圧送ホース２３を介してライニング材を、第２導入管４３には急結剤供給装置１９から急結剤をポンプ圧送する。撹拌混合部４Ｂでは、始端側内周面に導入されたライニング材に急結剤が添加され、終端側へ流動しながら複数の撹拌羽根４４により混練りされて吹付け材３となる。
【００５２】
図５は、図４のＶ断面図である。回転投射部４Ｃは、複数の羽根板４５を装着した投射用インペラ４６を装着し、投射用インペラ４６の外周囲には方向制御板４７に枢着した複数の案内ローラ４８を配置させ、投射用インペラ４６と各案内ローラ４８の間には投射方向Ｄに投射口４９を開放する態様で無端ベルト５０を巻掛けてある。
【００５３】
投射用インペラ４６内に順次移送される吹付け材３は、投射用インペラ４６が回転駆動されると各羽根板４５で押し出されるようにして、投射口４９から投射方向Ｄへ遠心力で回転投射される。この際、方向制御板４７を所定角度に揺動回転させると、案内ローラ４８に巻掛けた無端ベルト５０の投射口４９を所望に設定して投射方向Ｄを所望の角度に可変調整することができる。
【００５４】
回転駆動部４Ｄは、撹拌羽根４４を高速回転させる駆動部、投射用インペラ４６を高速回転させる駆動部、方向制御板４７を揺動回転させる駆動部などが必要であり、これらの各回転駆動部はプーリやＶベルトなどによる動力伝達手段を介して、それぞれ油圧モータに連結されている。この実施形態では、撹拌羽根４４及び投射用インペラ４６を連結し、動力伝達手段を介して第２のモータＭ２で高速回転駆動を行い、共用化することで回転駆動部の構成を簡略化している。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】小断面トンネルにおいて、本発明による空気浄化装置、および油圧作業機器を使用する様子を示す概念図である。
【図２】本発明による空気浄化装置の一実施形態であって、水スクラバ式集塵機の要部を示す縦断面図である。
【図３】本発明による空気浄化装置の他の実施形態であって、水スクラバ式集塵機の要部を示す縦断面図である。
【図４】図１の油圧作業機器として用いる回転投射式吹付機を示す断面図である。
【図５】図４のIV断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ トンネル
２ 切羽
３ 吹付け材
４ 回転投射式吹付機
４Ａ 材料導入部
４Ｂ 撹拌混合部
４Ｃ 回転投射部
４Ｄ 回転駆動部
５ 粉塵
６ 空気浄化装置
７ スクラバタンク
８ 走行台車
９ 集塵水
１０ 作動油
１１ 配管
１２ 汚染空気
１３ 吸引ダクト
１４ 送風機
１５ 吹付けヘッド
１６ ブーム
１７ 作動油タンク
１８ 油圧ポンプ
１９ 急結剤供給装置
２１ アジテータカー
２２ コンクリートポンプ
２３ 材料圧送ホース
２４ 清浄空気
３０ 空気流動領域
３０Ａ 第１の空気流路
３０Ｂ 第２の空気流路
３０Ｃ 第３の空気流路
３１ 第１の流路案内板
３２ 第２の流路案内板
３３ 連通路
３４ 入力筒
３５ 出力筒
３６ 第１の除塵フィルタ
３７ 第２の除塵フィルタ
３８ 隔壁
４２ 第１導入管
４３ 第２導入管
４４ 撹拌羽根
４５ 羽根板
４６ 投射用インペラ
４７ 方向制御板
４８ 案内ローラ
４９ 投射口
５０ 無端ベルト
Ｄ 投射方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧作業機器を用いたトンネル工事で発生した粉塵を、吸引ダクトでスクラバタンクに回収し、粉塵を分離した清浄空気を送風機で放出するトンネル内の空気浄化装置であって、前記吸引ダクトとスクラバタンクと送風機とを含む水スクラバ式集塵機を、移動可能な走行台車に搭載すると共に、前記スクラバタンク内に前記油圧作業機器の作動油を循環させて冷却する配管を設けたことを特徴とするトンネル内の空気浄化装置。
【請求項２】
前記スクラバタンクの内部を、隔壁により２槽に分割し、一方の槽に前記配管を設けたことを特徴とする請求項１に記載のトンネル内の空気浄化装置。
【請求項３】
前記油圧作業機器を、前記水スクラバ式集塵機と共に前記走行台車に搭載したことを特徴とする請求項１に記載のトンネル内の空気浄化装置。
【請求項４】
前記前記油圧作業機器が、ライニング材と急結剤を混練りした吹付け材を、油圧モータで回転するインペラの遠心力によって回転投射する回転投射式吹付機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空気浄化装置。
【請求項１】
油圧作業機器を用いたトンネル工事で発生した粉塵を、吸引ダクトでスクラバタンクに回収し、粉塵を分離した清浄空気を送風機で放出するトンネル内の空気浄化装置であって、前記吸引ダクトとスクラバタンクと送風機とを含む水スクラバ式集塵機を、移動可能な走行台車に搭載すると共に、前記スクラバタンク内に前記油圧作業機器の作動油を循環させて冷却する配管を設けたことを特徴とするトンネル内の空気浄化装置。
【請求項２】
前記スクラバタンクの内部を、隔壁により２槽に分割し、一方の槽に前記配管を設けたことを特徴とする請求項１に記載のトンネル内の空気浄化装置。
【請求項３】
前記油圧作業機器を、前記水スクラバ式集塵機と共に前記走行台車に搭載したことを特徴とする請求項１に記載のトンネル内の空気浄化装置。
【請求項４】
前記前記油圧作業機器が、ライニング材と急結剤を混練りした吹付け材を、油圧モータで回転するインペラの遠心力によって回転投射する回転投射式吹付機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空気浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−１３８４２３（Ｐ２００７−１３８４２３Ａ）
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３３００９６（Ｐ２００５−３３００９６）
【出願日】平成１７年１１月１５日（２００５．１１．１５）
【出願人】（０００１７４９４３）三井住友建設株式会社 (346)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月１５日（２００５．１１．１５）
【出願人】（０００１７４９４３）三井住友建設株式会社 (346)
【Ｆターム（参考）】
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