JP5973219B2 - 帯電水粒子散布装置 - Google Patents
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Description
本発明は、空気中に浮遊する粉塵を除去したり、粉塵の発生を抑止するための帯電水粒子散布装置に関する。
例えばトンネル工事や解体工事等を行なう際には、極力粉塵の発生を抑えるようにし、また、発生した粉塵を空気中から効率的に除去することが重要である。そして、従来、掘削作業や解体作業等を散水しながら行って、粉塵の発生を抑え、また、発生した粉塵を除去するようにしている。
一方、噴出ノズルから霧状の水を噴出（噴霧）し、空気中に浮遊する粉塵に微細な水粒子を付着させ、粉塵を水粒子とともに落下させることによって空気中から除去する手法が提案、実用化されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。この手法においては、単に散水を行う場合と比較し、少量の水で効率的に粉塵を除去することが可能になる。
また、帯電した水粒子を噴出（噴霧）して粉塵を除去する手法も提案、実用化されている（例えば、特許文献３、特許文献４参照）。この手法においては、水粒子が帯電していることにより、この帯電水粒子と粉塵を電気的に吸着させることができ、より効率的に粉塵を除去することが可能になる。
しかしながら、上記従来の帯電水粒子を噴出して粉塵を捕捉除去する手法においては、帯電水粒子が数十〜数百μｍの粒径の微粒子であるため、水圧を大きくして噴出ノズルから帯電水粒子を噴出させたとしても、空間の空気抵抗によって噴出後すぐに失速し、遠方に到達せず、しかも到達した距離において例えば噴出ノズルを中心とした半径１ｍ程度の範囲にしか帯電水粒子を散布することができない。このため、トンネル掘削現場など、広範の空気中に浮遊する粉塵を除去したり、遠方の粉塵発生源など（粉塵発生抑止対象）を帯電水粒子で濡らして粉塵の発生を抑止したい場合に、適用できないという問題があった。
また、上記従来の手法においては、水粒子を帯電させるために、或いは空気をイオン化させる（そのイオンを水粒子に付着させている）ために放電を利用しており、例えば放電条件を長期間安定して確保することが難しく、また例えば漏電の可能性があり、また例えばアースの確保が難しいといった設計上の問題があり、更に、取り扱いに際して安全上の問題もあった。
本発明は、上記事情に鑑み、設計上、安全上の問題点を解決しつつ、生成した帯電水粒子を所望の方向に且つ遠方に給送することができ、広範の粉塵を除去したり、遠方の粉塵発生抑止対象を濡らして粉塵の発生自体を抑止することが可能な帯電水粒子散布装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明の帯電水粒子散布装置は、一方向に向けて流れる空気流を生成する空気流生成手段と、水粒子を生成し、該水粒子を誘導帯電方式で帯電させて帯電水粒子を生成しつつ噴出させる帯電水粒子生成手段とを備え、前記帯電水粒子生成手段で生成して噴出した前記帯電水粒子を、前記空気流生成手段で生成した前記空気流にのせて前記一方向に給送するように構成されていることを特徴とする。
この発明においては、帯電水粒子生成手段によって生成して噴出した帯電水粒子（帯電水粒子群）を空気流生成手段で発生した空気流によって一方向に給送（移送）することができ、帯電水粒子を空気流によって遠方まで給送することができる。また、このように空気流で帯電水粒子を給送するようにした場合であっても、同極性の帯電水粒子が生成されることにより、帯電水粒子同士が電気的に反発しあってくっつくことがなく、遠方まで所望の比電荷量の帯電状態を維持することが可能である。そして、水粒子を誘導帯電方式で帯電させるので、放電を伴う従来の帯電方式に比べて安全である。
これにより、空気流の流れ方向である一方向を所望の方向に向けることで、所望の方向の空気中に浮遊した粉塵を帯電水粒子で電気的に捕捉して除去することができ、また、空気流によって遠方まで帯電水粒子が移送されることで広範の浮遊した粉塵を除去することができる。
さらに、粉塵発生源等の粉塵発生抑止対象に一方向を向け、空気流によって帯電水粒子を給送させると、遠方の粉塵発生抑止対象に帯電水粒子が吹き付けられ、この粉塵発生抑止対象を帯電水粒子で濡らすことができる。また、空気流を粉塵発生抑止対象に吹き付けたとき、この空気流に含まれる帯電水粒子が粉塵発生抑止対象の近傍周辺に到達し、粉塵発生抑止対象との間に働くクーロン力の作用により、粉塵発生抑止対象を覆うように裏側にも引き寄せられて付着することになり、空気流にのせて給送された帯電水粒子で、空気流が当たりにくい粉塵発生抑止対象の裏側まで濡らすことも可能になる。これにより、粉塵発生源等の粉塵発生抑止対象に空気流を向けるだけで、帯電水粒子で粉塵発生抑止対象を濡らして粉塵の発生を抑止することができる。これに加えて、帯電水粒子と粉塵（粒子）との間に作用するクーロン力及び／又はグラディエント力の作用によって粉塵を捕捉することができ、粉塵発生抑止対象から粉塵が発生して飛散することを大幅に抑止できる。
また、本発明の帯電水粒子散布装置においては、前記帯電水粒子生成手段が、前記帯電水粒子の噴出中心軸と前記空気流の流れ中心軸とが該帯電水粒子の噴出位置よりも前記一方向前方側の一点で交差するように前記空気流生成手段の周囲に複数配設され、前記複数の帯電水粒子生成手段で生成して噴出した前記帯電水粒子を、前記空気流生成手段で生成した前記空気流にのせて前記一方向に給送するように構成され、また、前記複数の帯電水粒子生成手段が、前記空気流生成手段の空気流吐出口よりも前記一方向前方側の前記一方向に直交する同一平面上に等間隔に配設され、更に、空気流生成手段が、前記一方向を自在に変えることができる支持台で支持されていることが望ましい。
この発明においては、帯電水粒子生成手段によって生成した帯電水粒子を、空気流の外側から空気流に向けて噴出させることで、確実に、且つ効率的に帯電水粒子を空気流にのせて一方向に給送することができる。
さらに、本発明の帯電水粒子散布装置においては、前記帯電水粒子生成手段が、該帯電水粒子生成手段から噴出する前記帯電水粒子の噴出中心軸を前記一方向に向けて配設されるとともに、前記空気流生成手段が、前記一方向に向けて流れる空気流を生成するように前記帯電水粒子生成手段を中心とした周方向に複数配設され、前記帯電水粒子生成手段で生成して噴出した前記帯電水粒子を、前記複数の空気流生成手段で生成した前記空気流にのせて前記一方向に給送するように構成されていてもよい。
この発明においては、噴出中心軸を一方向に向けた状態で配設された帯電水粒子生成手段の周囲に（帯電水粒子生成手段を略中心とした周方向に）、複数の空気流生成手段が配設されているため、帯電水粒子生成手段によって生成して噴出した帯電水粒子の周囲に一方向に向けて流れる空気流を形成することができ、帯電水粒子の散逸を抑えつつ確実に帯電水粒子を空気流にのせて一方向に給送することができる。
また、本発明の帯電水粒子散布装置において、前記帯電水粒子生成手段は、加圧供給された水を噴出しつつ前記水粒子を生成する噴出ノズル部と、所定の電圧が印加されて所定の電界を形成し、前記噴出ノズル部で生成した前記水粒子を前記電界によって帯電させて前記帯電水粒子にする誘導電極部と、前記誘導電極部に印加する電圧の基準電位を与える水側電極部とを備えて構成されていることが望ましい。
この発明においては、帯電水粒子生成手段の噴出ノズル部で生成した水粒子を誘導電極部によって形成された電界によって帯電させることができ、容易に且つ確実に帯電水粒子を生成して噴出させることができる。
また、帯電水粒子生成手段を複数備えた場合、基準電位を与える水側電極部を複数の帯電水粒子生成手段で共通の１つにすることも考えられるが、このように複数の帯電水粒子生成手段で水側電極部を供用すると、各帯電水粒子生成手段で生成される帯電水粒子（帯電水粒子群）の比電荷が低下してしまう。
これに対し、この発明のように、各帯電水粒子生成手段が水側電極部を備えて構成されていると、確実に所望の比電荷の帯電水粒子を生成することができ、これにより、確実且つ効率的に、空気中に浮遊した粉塵の除去、粉塵の発生抑止を行なうことが可能になる。
これに対し、この発明のように、各帯電水粒子生成手段が水側電極部を備えて構成されていると、確実に所望の比電荷の帯電水粒子を生成することができ、これにより、確実且つ効率的に、空気中に浮遊した粉塵の除去、粉塵の発生抑止を行なうことが可能になる。
さらに、本発明の帯電水粒子散布装置において、前記帯電水粒子生成手段は、加圧供給されて噴出した水が前記水粒子に分裂するとともに帯電する分裂帯電部が前記空気流を吐出する前記空気流生成手段の空気流吐出口よりも前記一方向の前方側に配されるように設けられていることがより望ましい。
この発明においては、加圧供給されて噴出した水が水粒子に分裂するとともに帯電する分裂帯電部が空気流生成手段の空気流吐出口よりも一方向の前方側（空気流の流れ方向下流側）に配されるようにして、帯電水粒子生成手段を配設することで、分裂帯電部で帯電した帯電水粒子が空気流にのらず、例えば空気流生成手段の風胴などに電気的に吸着してしまうことを防止できる。これにより、帯電水粒子生成手段で生成して噴出した帯電水粒子を確実に空気流にのせて一方向の遠方まで給送させることができ、より確実且つ効果的に、空気中に浮遊した粉塵の除去、粉塵の発生抑止を行なうことが可能になる。
また、本発明の帯電水粒子散布装置においては、前記空気流生成手段と前記帯電水粒子生成手段を分離可能に一体に固定して構成されていることがさらに望ましい。
この発明においては、空気流生成手段と帯電水粒子生成手段が分離可能であることにより、帯電水粒子散布装置の運搬時や保管時等の取扱性を良くすることができる。また、空気流生成手段に対して任意の数の帯電水粒子生成手段を取り付けることなども可能になり、この点からも帯電水粒子散布装置の取扱性を良くすることができる。さらに、空気流を発生させる手段と帯電水粒子を生成する手段の異なる目的をもった機構を分離できることで、装置のメンテナンス性を向上させることも可能になる。
さらに、本発明の帯電水粒子散布装置において、前記帯電水粒子生成手段は、粒径が１００〜３００μｍの前記水粒子を生成するように構成されていることが望ましい。
ここで、帯電水粒子生成手段で生成する水粒子の粒径が１００μｍよりも小さいと、この水粒子を帯電させた後の帯電水粒子が空気流で給送されるとともに蒸発しやすくなり、粉塵の除去や粉塵の発生抑止効果が発揮されなくなってしまう。また、生成する水粒子の粒径が３００μｍよりも大きいと、帯電水粒子生成手段で水粒子を帯電させて生成し噴出する帯電水粒子の数が少なくなってしまい、やはり、粉塵の除去や粉塵の発生抑止効果が十分に発揮されなくなってしまう。
そして、この発明においては、帯電水粒子生成手段によって粒径が１００〜３００μｍの水粒子を生成することで、ひいては、粒径が３００μｍ以下であってクーロン力によりさらに細かく分裂した様々な粒子径の帯電水粒子が生成されることで、さらに確実且つ効果的に、空気中に浮遊した粉塵の除去、粉塵の発生抑止を行なうことが可能になる。
また、本発明の帯電水粒子散布装置においては、前記帯電水粒子生成手段で前記帯電水粒子を生成する際に印加する電圧が、−２０ｋＶ〜２０ｋＶの範囲であることが望ましい。
この発明においては、帯電水粒子生成手段で誘導帯電方式によって帯電水粒子を生成する際に印加する電圧を−２０ｋＶ〜２０ｋＶの範囲にすることで、コロナ放電が発生することを防止できる。
さらに、本発明の帯電水粒子散布装置においては、複数の帯電水粒子生成手段を備え、前記複数の帯電水粒子生成手段が前記一方向に直交する同一平面上に配設されていることがより望ましい。
この発明においては、複数の帯電水粒子生成手段が一方向に直交する同一平面上に配設されていることにより、言い換えれば、水粒子を電界によって帯電させて帯電水粒子にするための各帯電水粒子生成手段の誘導電極部の位置が一方向の同位置に配されていることにより、例えば隣り合う一方の帯電水粒子生成手段の誘導電極部で形成した電界が、他方の帯電水粒子生成手段に影響し、この他方の帯電水粒子生成手段で好適に帯電水粒子を生成することができなくなることを防止できる。
すなわち、複数の帯電水粒子生成手段を一方向の異なる位置にずれて配設した場合には、一方向の後方（空気流の流れ方向上流側）に配設された帯電水粒子生成手段の誘導電極部が形成する電界が、一方向の前方（空気流の流れ方向下流側）の帯電水粒子生成手段の誘導電極部が形成する電界に干渉し、好適に帯電水粒子を生成することができなくなるという不都合を回避することができる。
また、本発明の帯電水粒子散布装置においては、所定の電圧が印加されて所定の電界を形成し、前記水粒子を前記電界によって帯電させて前記帯電水粒子にするための前記帯電水粒子生成手段の誘導電極部が電極を絶縁被覆して形成されていることがさらに望ましい。
この発明においては、水粒子を帯電させるために高電圧が印加される誘導電極部を、電極を絶縁被覆して形成することで、電気的短絡や放電の発生を防止することができる。
さらに、本発明の帯電水粒子散布装置においては、複数の帯電水粒子生成手段を備え、所定の電圧が印加されて所定の電界を形成し、前記水粒子を前記電界によって帯電させて前記帯電水粒子にするための各帯電水粒子生成手段の誘導電極部と、前記誘導電極部に所定の電圧を印加するための電源とを繋ぐ複数の電圧印加用ラインにそれぞれ、電流制限手段が設けられていることが望ましい。
この発明においては、複数の帯電水粒子生成手段を備えた場合、装置を合理的に構成することを考えると、１つの電源によって複数の帯電水粒子生成手段の誘導電極部に電圧を印加することになる。そして、この場合には、例えば１つの帯電水粒子生成手段側で短絡が発生すると、他の帯電水粒子生成手段側でも短絡が生じてしまう。これに対し、この発明のように、複数の帯電水粒子生成手段の誘導電極部と電源とを繋ぐ複数の電圧印加用ラインにそれぞれ、電流制限手段を設けておくと、１つの帯電水粒子生成手段で短絡が発生しても、他の帯電水粒子生成手段に流れる電流が制限され、他の帯電水粒子生成手段で短絡が生じることを防ぐことができる。
また、本発明の帯電水粒子散布装置においては、前記帯電水粒子生成手段が１〜２Ｌ／ｍｉｎの前記帯電水粒子を生成するように構成されていることが望ましい。
この発明においては、帯電水粒子生成手段によって１〜２Ｌ／ｍｉｎの帯電水粒子を生成することで、ある程度必要な帯電水粒子の給水量（散布水量）を確保しつつ、０．１ｍＣ／ｋｇ以上の高比電荷の帯電水粒子を安定的に生成することができ、確実且つ効果的に、空気中に浮遊した粉塵の除去、粉塵の発生抑止を行なうことが可能になる。
さらに、本発明の帯電水粒子散布装置においては、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ウレタン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、セラミックス、琺瑯の少なくとも１種の絶縁材で前記電極を絶縁被覆して前記誘導電極部が形成されていることがより望ましい。
この発明においては、水粒子を帯電させるための誘導電極部の電極を絶縁被覆する絶縁材として、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ウレタン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、セラミックス、琺瑯を用いることにより、絶縁被覆していない電極によって生成した帯電水粒子に対し、同等あるいはそれ以上の比電荷の帯電水粒子を生成することが可能になる。
本発明の帯電水粒子散布装置においては、空気流の流れ方向である一方向を所望の方向に向けることで、所望の方向の空気中に浮遊した粉塵を帯電水粒子で捕捉して除去することができ、また、空気流によって遠方まで帯電水粒子が給送されることで広範の粉塵を除去することができる。
さらに、粉塵発生源等の粉塵発生抑止対象に一方向を向け、空気流によって帯電水粒子を給送させると、遠方の粉塵発生抑止対象に帯電水粒子が吹き付けられ、この粉塵発生抑止対象を帯電水粒子で濡らすことができる。また、空気流を粉塵発生抑止対象に吹き付けたとき、この空気流に含まれる帯電水粒子が粉塵発生抑止対象の近傍周辺に到達し、粉塵発生抑止対象との間に働くクーロン力の作用により、粉塵発生抑止対象を覆うように裏側にも引き寄せられて付着することになり、空気流にのせて給送された帯電水粒子で、空気流が当たりにくい粉塵発生抑止対象の裏側まで濡らすことも可能になる。これにより、粉塵発生源等の粉塵発生抑止対象に空気流を向けるだけで、帯電水粒子で粉塵発生抑止対象を濡らして粉塵の発生を抑止することができる。これに加えて、帯電水粒子と粉塵（粒子）との間に作用するクーロン力及び／又はグラディエント力の作用によって粉塵を捕捉することができ、粉塵発生抑止対象から粉塵が発生して飛散することを大幅に抑止できる。
よって、本発明の帯電水粒子散布装置によれば、生成した帯電水粒子を所望の方向に且つ遠方に給送することができ、広範の粉塵を除去したり、遠方の粉塵発生抑止対象を濡らして粉塵の発生自体を抑止することが可能になる。
以下、図１から図６を参照し、本発明の一実施形態に係る帯電水粒子散布装置について説明する。ここで、本実施形態は、トンネル掘削工事や解体工事等を行なう際に、空気中に浮遊する粉塵を除去したり、粉塵の発生自体を抑止するために用いて好適な帯電水粒子散布装置に関するものである。
本実施形態の帯電水粒子散布装置Ａは、図１及び図２に示すように、一方向Ｔに向けて流れる空気流Ｒを生成する空気流生成手段１と、誘電帯電方式で帯電させた帯電水粒子Ｗ１を生成して噴出する帯電水粒子生成手段２とを備えて構成されている。
また、本実施形態において、空気流生成手段１は、送風機であり、円筒状の風胴３と、風胴３の内部に配設された回転翼４と、その駆動によって回転軸とともに回転軸に接続した回転翼４を回転させる電動モータなどの回転駆動装置（不図示）とを備えている。そして、この空気流生成手段１においては、風胴３の中心軸線Ｏ１を一方向Ｔに向けた状態で、回転駆動装置を駆動し、回転翼４が回転することにより、風胴３の一端の空気流吐出口３ａから一方向Ｔに向けて流れる空気流Ｒが生成される。
また、空気流生成手段１は、風胴３を回動可能に接続して支持台５で支持され、風胴３の向き、すなわち前記一方向Ｔを自在に変えることができるように構成されている。また、本実施形態では、この空気流生成手段１として、例えば最大風量が２００ｍ３／ｍｉｎ程度の送風機が適用される。
一方、帯電水粒子生成手段２は、図３及び図４に示すように、噴出ノズル部６と誘導電極部７と水側電極部８とを備えて構成されている。
本実施形態の誘導電極部７は、導電性を有する金属などの部材（電極７ａ）を絶縁材７ｂで絶縁被覆して形成したものであり、リング状の電極本体部９と、この電極本体部９に一端を接続した棒状の連結部１０とを備えて形成されている。また、誘導電極部７は、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ウレタン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、セラミックス（アルミナセラミックス）、ガラス琺瑯の少なくとも１種を絶縁材７ｂに用いて形成されている。
水側電極部８は、導電性を有する金属などの部材（電極８ａ）を用いて形成され、且つ本実施形態では、円筒状に形成されている。
ここで、誘導電極部７や水側電極部８は、導電性を有する部材７ａ、８ａとして、金属以外に、導電性を有する樹脂、繊維束、ゴムなどを用いて形成されていてもよく、また、これらを組み合わせた複合体を用いて形成されていてもよい。
次に、噴出ノズル部６は、第１流路形成用部材１２と第２流路形成用部材１３と噴出ノズル１４と噴出ノズル取付用部材１５とを分離可能に一体に組み付けて形成されている。
第１流路形成用部材１２は、例えば塩化ビニル樹脂などの絶縁材（非導電性材）を用い、略円盤状に形成されている。また、その中央に中心軸線Ｏ２方向に延びて貫通する断面円形の水流通孔１６を備えて形成されている。さらに、第１流路形成用部材１２は、一面１２ａ側の中央に、一面１２ａから中心軸線Ｏ２方向外側に突出する円筒状の配管接続部１７が設けられ、この配管接続部１７の内孔に連通して水流通孔１６が配管接続部１７の突端に開口形成されている。
さらに、第１流路形成用部材１２は、他面１２ｂ側の水流通孔１６が配管接続部１７側よりも大径で形成され、この大径部分が水側電極保持部１８とされている。また、第１流路形成用部材１２の水流通孔１６の水側電極保持部１８には、内面から径方向外側に凹み、周方向に延びる環状のシール材取付用凹部１９が形成されている。さらに、第１流路形成用部材１２には、水流通孔１６を挟んで両外周縁側にそれぞれ、一面１２ａから他面１２ｂに貫通するネジボルト挿通孔２０が形成されている。
第２流路形成用部材１３は、第１流路形成用部材１２と同様に、例えば塩化ビニル樹脂などの絶縁材を用い、略円盤状に形成されるとともに、その中央に中心軸線Ｏ３方向に延びて貫通する断面円形の水流通孔１６を備えて形成されている。一方、第２流路形成用部材１３は、第１流路形成用部材１２よりも大径で形成され、第１流路形成用部材１２が接する一面１３ａと反対の他面１３ｂ側の中央に、この他面１３ｂから中心軸線Ｏ３方向外側に突出する円筒状の噴出ノズル取付部２１が設けられている。そして、この噴出ノズル取付部２１の内孔に連通して水流通孔１６が噴出ノズル取付部２１の突端に開口形成されている。また、噴出ノズル取付部２１は、外周面に雄ネジ２２の螺刻が施されている。
さらに、第２流路形成用部材１３は、一面１３ａ側の水流通孔１６が噴出ノズル取付部２１側よりも大径で形成され、この大径部分が水側電極保持部２３とされている。また、第２流路形成用部材１３の水側電極保持部２３は、第１流路形成用部材１２の水側電極保持部１８と同径で形成されるとともに、内面から径方向外側に凹み、周方向に延びる環状のシール材取付用凹部２４を備えて形成されている。また、第２流路形成用部材１３は、一面１３ａから他面１３ｂ側に向けて凹み、中心軸線Ｏ３を中心として周方向に延びる環状のシール材取付用凹部２５を備えて形成されている。さらに、第２流路形成用部材１３には、水流通孔１６を挟んで両外周縁側にそれぞれ、一面１３ａから他面１３ｂ側に向けて凹む雌ネジ孔２６が形成されている。また、外周縁側に一面１３ａから他面１３ｂに貫通し、誘導電極部７の連結部１０を挿通するための誘導電極挿通孔２７が形成されている。
さらに、第２流路形成用部材１３には、誘導電極部７を固定支持するための電極固定部２８が着脱可能に取り付けて具備されている。本実施形態において、この電極固定部２８は、例えば塩化ビニル樹脂などの絶縁材を用いて略Ｌ字状に形成され、第２流路形成用部材１３の他面１３ｂに一端を接続し、他端を中心軸線Ｏ３側に向けて配設されている。また、本実施形態では、３つの電極固定部２８が第２流路形成用部材１３に取り付けられており、これら電極固定部２８は、第２流路形成用部材１３の中心軸線Ｏ３を中心として周方向に等間隔で配設されている。また、各電極固定部２８は、他端に誘導電極部７の電極本体部９を係合させて保持するための係合凹部２８ａが形成されている。
噴出ノズル１４は、略円盤状に形成されるとともに、中央に水Ｗ２が流通するとともに先端から霧状に噴出させるためのノズル孔１４ａが形成されている。また、噴出ノズル１４は、後端側に外面から径方向外側に突出し、周方向に延びて環状に繋がるフランジ部１４ｂが設けられている。
ここで、例えば、本実施形態の噴出ノズル１４では、図４に示すように、ノズル孔１４ａに加圧供給された水（供給水）Ｗ２が流通すると、先端側から水Ｗ２が旋回しながら噴出する。そして、ノズル孔から外側に略棒状を呈するように噴出した水Ｗ２が、旋回の運動エネルギーによって徐々にラッパ状に拡がってゆき、水Ｗ２の噴出中心軸Ｏ４方向のある位置で分裂して水粒子（水粒子群）Ｗ１となる。これにより、噴出ノズル１４から水Ｗ１（Ｗ２）が霧状に噴出する。そして、本実施形態では、旋回の運動エネルギーによって水Ｗ２が分裂して水粒子Ｗ１となる位置が分裂帯電部Ｓとされている。
次に、噴出ノズル取付用部材１５は、略円筒状に形成され、先端側の内孔の径を噴出ノズル１４の外径と略同等にし、後端側の内孔の径を第２流路形成用部材１３の噴出ノズル取付部２１の外径と略同等にして形成されている。また、噴出ノズル取付用部材１５は、後端側の内孔の内面に雌ネジ３０の螺刻が施されている。
そして、本実施形態の帯電水粒子生成手段２を一体に組み付けて形成する際には、まず、第１流路形成用部材１２と第２流路形成用部材１３のシール材取付用凹部１９、２４、２５にＯリング（シール材）３１を嵌め込んで取り付けるとともに、円筒状の水側電極部８の一端部側を第２流路形成用部材１３の水側電極保持部２３に嵌合させる。
次に、第１流路形成用部材１２の水側電極保持部１８に水側電極部８の他端部側を嵌合させながら、第１流路形成用部材１２の他面１２ｂと第２流路形成用部材１３の一面１３ａとが面接触するように、且つ互いの中心軸線Ｏ２、Ｏ３が同軸上に配されるように、第１流路形成用部材１２を取り付ける。そして、このように第１流路形成用部材１２と第２流路形成用部材１３を配置すると、第１流路形成用部材１２のネジボルト挿通孔２０と第２流路形成用部材１３の雌ネジ孔２６が連通する。このネジボルト挿通孔２０に挿通しつつネジボルト（不図示）を雌ネジ孔２６に螺合させて締結することで、第１流路形成用部材１２と第２流路形成用部材１３とが分離可能に一体となる。これにより、第１流路形成用部材１２の配管接続部１７の端面から第２流路形成用部材１３の噴出ノズル取付部２１の端面に連通する水流通孔（水流通路）１６が形成され、この水流通孔１６内の所定位置に水側電極部８が配設される。
次に、第２流路形成用部材１３の噴出ノズル取付部２１の雄ネジ２２に、後端側の雌ネジ３０を螺合させて噴出ノズル取付用部材１５を第２流路形成用部材１３の噴出ノズル取付部２１に取り付ける。このとき、噴出ノズル取付用部材１５の先端面に開口する内孔に噴出ノズル１４を嵌め込み、噴出ノズル１４のフランジ部１４ｂを挟み込むようにして噴出ノズル取付用部材１５を噴出ノズル取付部２１に取り付ける。これにより、噴出ノズル１４が水流通孔１６の先端部分の所定位置に着脱可能に固定して取り付けられる。
次に、３つの電極固定部２８を第２流路形成用部材１３に取り付ける。このとき、第２流路形成用部材１３の誘導電極挿通孔２７に連結部１０を挿通した状態の誘導電極部７の電極本体部９を、各電極固定部２８の他端の係合凹部２８ａに係合させる。これにより、誘導電極部７が３つの電極固定部２８で固定して支持され、このように誘導電極部７を取り付けるとともに、リング状の電極本体部９が噴出ノズル１４に対して所定の間隔をあけて配され、且つその中心位置が噴出ノズル１４のノズル孔１４ａ、及び水流通孔１６と同軸上に配される。
さらに、第１流路形成用部材１２の配管接続部１７にポンプユニット（不図示）からの配管を接続する。また、水側電極部８にアースケーブルを接続して接地させ、誘導電極部７の連結部１０の導電部材（電極７ａ）に電圧印加ケーブル（電圧印加用ライン）３２を接続し、この電圧印加ケーブル３２を介して誘導電極部７を電源３３に接続する（図５参照）。
そして、上記のように構成した本実施形態の帯電水粒子生成手段２においては、ポンプユニットを駆動すると、例えば１Ｍｐａ程度の圧力で、配管を通じて噴出ノズル部６の水流通孔１６に水Ｗ２が加圧供給され、噴出ノズル１４のノズル孔１４ａから噴出する。
また、水側電極部８がアースケーブルで接地され、誘導電極部７に対し例えば数ｋＶ〜数十ｋＶ程度の直流（交流またはパルス状）の所定の電圧を印加すると、電極本体部９の周囲に所定の外部電界が形成される。そして、ノズル孔１４ａから噴出した水Ｗ２が分裂帯電部Ｓで分裂分離して水粒子（水粒子群）Ｗ１が生成されるとともに、水粒子Ｗ１が電界によって帯電し、帯電水粒子（帯電水粒子群）Ｗ１として噴出する。ちなみに、誘導電極部７に直流電圧を印加した場合には、誘導電極部７の極性に応じて、正電荷と負電荷のいずれか一方の電荷で帯電した帯電水粒子Ｗ１が生成される。また、交流、パルス状で電圧を印加すると、交互に切り替わる誘導電極部７の極性に応じ、選択的に正電荷あるいは負電荷で帯電した帯電水粒子Ｗ１が生成される。すなわち、適宜選択的に、正に帯電した帯電水粒子Ｗ１、負に帯電した帯電水粒子Ｗ１を生成することができる。
さらに、このとき、本実施形態の帯電水粒子生成手段２では、帯電水粒子Ｗ１を生成する際に印加する電圧を−２０ｋＶ〜２０ｋＶの範囲にする。この印加電圧は、−２０ｋＶ〜２０ｋＶの範囲の所定の一定電圧としてもよいし、−２０ｋＶ〜２０ｋＶの範囲で変動させてもよい。そして、このように印加電圧を−２０ｋＶ〜２０ｋＶの範囲にすると、コロナ放電が発生することが防止され、安全を確保しながら帯電水粒子Ｗ１の生成が行なえる。
また、本実施形態の帯電水粒子生成手段２では、帯電水粒子生成手段２で生成する水粒子Ｗ１の粒径が１００μｍよりも小さいと、この水粒子Ｗ１を帯電させて生成した帯電水粒子Ｗ１が蒸発しやすくなる。また、生成する水粒子Ｗ１の粒径が３００μｍよりも大きいと、帯電水粒子生成手段２で水粒子Ｗ１を帯電させて生成し噴出する帯電水粒子Ｗ１の数が少なくなる。そして、本実施形態の帯電水粒子生成手段２では、粒径が１００〜３００μｍの水粒子Ｗ１を生成するように構成され、ポンプユニットから１Ｍｐａ程度の圧力で水Ｗ２を加圧供給すると、粒径が２００μｍ程度の帯電水粒子Ｗ１が生成される。
さらに、本実施形態の帯電水粒子生成手段２では、１〜２Ｌ／ｍｉｎの帯電水粒子Ｗ１を生成する。ここで、図６は、帯電水粒子生成手段２による帯電水粒子Ｗ１の散布水量（≒帯電水粒子生成手段２への給水量）と、生成した帯電水粒子Ｗ１の比電荷の関係を示している。そして、この図６に示す通り、散布水量を１〜２Ｌ／ｍｉｎにすると、ある程度必要な散布水量が確保され、さらに、生成される帯電水粒子Ｗ１の比電荷が０．１ｍＣ／ｋｇ以上となり、この大きな比電荷で確実に帯電水粒子Ｗ１を生成できることが確認されている。
また、本実施形態の帯電水粒子生成手段２においては、誘導電極部７が電極７ａを絶縁材７ｂで絶縁被覆して形成されているため、誘導電極部７に水が接触して短絡や電荷の中和が生じるようなことがなく、安全を確保し、好適に帯電水粒子Ｗ１の生成が行なえる。
さらに、表１は、噴出流量（散布水量）を１Ｌ／ｍｉｎとし、誘導電極部７で印加する印加電圧を＋５ｋＶとし、絶縁被覆を設けずに誘導電極部７を形成したケースと、各種絶縁材７ｂで絶縁被覆して誘導電極部７を形成したケースで、帯電水粒子Ｗ１の比電荷を計測した結果を示している。この結果から、絶縁材７ｂとしてポリアミド合成樹脂（ナイロン：登録商標）、ポリエチレン樹脂を用いると、絶縁被覆を設けずに形成したケースと比較し、大幅に比電荷が小さくなることが確認された。
これに対し、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ウレタン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、アルミナセラミックス、ガラス琺瑯を絶縁材７ｂとして用いると、絶縁被覆を設けずに形成したケースと同等、あるいはそれ以上の比電荷で帯電水粒子Ｗ１が生成されることが確認された。このことから、本実施形態の帯電水粒子生成手段２においては、このようなポリ塩化ビニル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ウレタン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、アルミナセラミックス、ガラス琺瑯の少なくとも１種を絶縁材７ｂとして用いて誘導電極部７を形成することで、短絡や電荷の中和を防止しつつ、好適に帯電水粒子Ｗ１の生成が行える。
次に、本実施形態の帯電水粒子散布装置Ａにおいては、図１及び図２に示すように、１つの空気流生成手段１である送風機の風胴３に、上記のように構成した複数の帯電水粒子生成手段２がそれぞれ取付治具（取付部材）３５を用いて分離可能に一体に取り付けられている。
また、図１に示すように、帯電水粒子生成手段２で生成して噴出した帯電水粒子Ｗ１が、空気流生成手段１で発生した空気流Ｒにのって（取り込まれて）、この空気流Ｒの流れ方向である一方向Ｔに給送（移送）されるように、帯電水粒子生成手段２が空気流生成手段１に取り付けられている。
具体的に、本実施形態においては、図１及び図２に示すように、各帯電水粒子生成手段２から噴出する帯電水粒子Ｗ１の噴出中心軸Ｏ４が、一方向Ｔに流れる空気流Ｒの流れ中心軸Ｏ１上の一点Ｐで交差するようにして、複数の帯電水粒子生成手段２が空気流Ｒの外側に配設されている。このときの交差角度は、帯電水粒子Ｗ１の噴出速度と噴出拡がり角度、空気流Ｒの流速等を考慮して、噴出された帯電水粒子Ｗ１が空気流Ｒに良好に取り込まれる角度とする。
さらに、本実施形態では、複数の帯電水粒子生成手段２が、空気流生成手段１の流れ中心軸Ｏ１を中心とした周方向に等間隔で配設されている。また、複数の帯電水粒子生成手段２は、前記一方向Ｔに直交する同一平面Ｈ上に配して設けられるとともに、ノズル孔１４ａから噴出した水粒子Ｗ１を分裂分離しつつ帯電させる分裂帯電部Ｓを、空気流Ｒを吐出する空気流生成手段１の空気流吐出口３ａよりも一方向Ｔの前方側（空気流Ｒの流れ方向Ｔ下流側）に配して設けられている。
なお、本実施形態の帯電水粒子散布装置Ａにおいては、取付治具３５で空気流生成手段１の風胴３の所定位置に取り付けるとともに、複数の帯電水粒子生成手段２が、上記のように、帯電水粒子Ｗ１の噴出中心軸Ｏ４が空気流Ｒの流れ中心軸Ｏ１上の一点で交差するように、さらに、空気流生成手段１の流れ中心軸Ｏ１を中心として周方向に等間隔となるように、さらに、各帯電水粒子生成手段２（帯電水粒子Ｗ１が生成される分裂帯電部Ｓ）が同一平面Ｈ上に配されるように、さらに、各帯電水粒子生成手段２の分裂分離部Ｓが空気流生成手段１の空気流吐出口３ａよりも一方向Ｔの前方側に配されるように、自動的に配設される。
さらに、本実施形態の帯電水粒子散布装置Ａにおいては、１つのポンプユニットで複数の帯電水粒子生成手段２に所定量の水Ｗ２を供給するように構成されている。また、図５に示すように、複数の帯電水粒子生成手段２はそれぞれ、一対の水側電極部８と誘導電極部７を備えて構成されるとともに、各帯電水粒子生成手段２の誘導電極部７と電源３３とを繋ぐ各電圧印加ケーブル３２に、電流制限手段３６が設けられている。
なお、電流制限手段３６は、特に限定を必要とせず、例えば、図５のように電流制限抵抗を用いたり、トランジスタやＭＯＳＦＥＴのような３端子の能動素子を用いた電流制限回路で構成したり、定電流ダイオードを用いるなどして適宜構成すればよい。
そして、上記構成からなる本実施形態の帯電水粒子散布装置Ａにおいては、図１に示すように、所望の一方向Ｔに空気流生成手段１の中心軸線Ｏ１方向を向け、この空気流生成手段１の回転駆動装置を駆動して回転翼４を回転させ、一方向Ｔに向けて流れる空気流Ｒを発生させる。また、空気流生成手段１の外側に、空気流Ｒの流れ中心軸Ｏ１に帯電水粒子Ｗ１の噴出中心軸Ｏ４が交差するように配設された複数の帯電水粒子生成手段２によって、帯電水粒子Ｗ１を生成するとともに噴出させる。すると、各帯電水粒子生成手段２によって生成して噴出した帯電水粒子Ｗ１が空気流生成手段１で発生した空気流Ｒによって一方向Ｔに移送され、帯電水粒子Ｗ１が空気流Ｒによって遠方まで給送される。
これにより、空気流Ｒの流れ方向である一方向Ｔを所望の方向に向けることで、所望の方向の空気中に浮遊した粉塵が帯電水粒子Ｗ１で捕捉されて除去される。また、このとき、空気流Ｒによって遠方まで帯電水粒子Ｗ１が給送されるため、広範の浮遊した粉塵が除去されることになる。
さらに、例えばトンネル掘削現場の切羽面等の粉塵発生源（粉塵発生抑止対象）に一方向Ｔを向け、空気流Ｒによって帯電水粒子Ｗ１を給送すると、遠方の粉塵発生源に帯電水粒子Ｗ１が吹き付けられ、この粉塵発生源を帯電水粒子Ｗ１で濡らすことができる。これにより、粉塵発生源に空気流Ｒを向けるだけで、帯電水粒子Ｗ１で粉塵発生源の粉塵（粒子）が捕捉され、この粉塵発生源から粉塵が発生して飛散することが抑止される。
ここで、空気流生成手段１として、口径（空気流吐出口３ａの直径）が６００ｍｍ、最大風量が２００ｍ３／ｍｉｎの送風機を用いて実証実験を行ったところ、風速が概ね１１ｍ／ｓｅｃの空気流Ｒが形成され、この空気流Ｒによって横方向に約１９ｍまで帯電水粒子Ｗ１を給送できることが確認された。また、約１９ｍ先の幅２ｍの範囲を帯電水粒子Ｗ１で濡らすことができることも確認された。
したがって、本実施形態の帯電水粒子散布装置Ａにおいては、帯電水粒子生成手段２によって生成して噴出した帯電水粒子Ｗ１を空気流生成手段１で発生した空気流Ｒによって一方向Ｔに給送することができ、空気流Ｒによって、例えば帯電水粒子生成手段２から１０ｍ以上離れた遠方まで帯電水粒子Ｗ１を給送することができる。また、このように空気流Ｒで帯電水粒子Ｗ１を給送するようにした場合であっても、同極性の帯電水粒子Ｗ１が生成されることにより、帯電水粒子Ｗ１同士が電気的に反発しあってくっつくことがなく、遠方まで所望の比電荷量の帯電状態を維持することが可能である。そして、水粒子を誘導帯電方式で帯電させるので、放電を伴う従来の帯電方式に比べて安全である。
これにより、空気流Ｒの流れ方向である一方向Ｔを所望の方向に向けることで、所望の方向の空気中に浮遊した粉塵を帯電水粒子Ｗ１で電気的に捕捉して除去することができ、また、空気流Ｒによって遠方まで帯電水粒子Ｗ１が移送されることで広範の浮遊した粉塵を除去することができる。
さらに、粉塵発生源等の粉塵発生抑止対象に一方向Ｔを向け、空気流Ｒによって帯電水粒子Ｗ１を給送させると、遠方の粉塵発生抑止対象に帯電水粒子Ｗ１が吹き付けられ、この粉塵発生抑止対象を帯電水粒子Ｗ１で濡らすことができる。また、空気流Ｒを粉塵発生抑止対象に吹き付けたとき、この空気流Ｒに含まれる帯電水粒子Ｗ１が粉塵発生抑止対象の周辺近傍に到達し、粉塵発生抑止対象との間に働くクーロン力の作用により、粉塵発生抑止対象を覆うように裏側にも引き寄せられて付着することになり、空気流Ｒにのせて給送された帯電水粒子Ｗ１で、空気流Ｒが当たりにくい粉塵発生抑止対象の裏側まで濡らすことも可能になる。これにより、粉塵発生源等の粉塵発生抑止対象に空気流Ｒを向けるだけで、帯電水粒子Ｗ１で粉塵発生抑止対象を濡らして粉塵の発生を抑止することができる。これに加えて、帯電水粒子Ｗ１と粉塵（粒子）との間に作用するクーロン力及び／又はグラディエント力の作用によって粉塵を捕捉することができ、粉塵発生抑止対象から粉塵が発生して飛散することを大幅に抑止できる。
よって、本実施形態の帯電水粒子散布装置Ａによれば、生成した帯電水粒子Ｗ１を所望の方向に且つ遠方に給送することができ、広範の粉塵を除去したり、遠方の粉塵発生抑止対象を濡らして粉塵の発生自体を抑止することが可能になる。また、従来の散水による粉塵対策などと比較し、少水量で効率的に粉塵の除去、粉塵の発生抑止を行なうことができる。
また、本実施形態の帯電水粒子散布装置Ａにおいては、帯電水粒子生成手段２によって生成した帯電水粒子Ｗ１を、空気流Ｒの外側から空気流Ｒに向けて噴出させることで、確実に、且つ効率的に帯電水粒子Ｗ１を空気流Ｒにのせて一方向Ｔに給送することができる。
さらに、本実施形態の帯電水粒子散布装置Ａにおいては、帯電水粒子生成手段２の噴出ノズル部６で生成した水粒子Ｗ１を、誘導電極部７によって形成された電界を作用させることで帯電させることができ、容易に且つ確実に帯電水粒子Ｗ１を生成して噴出させることができる。
また、本実施形態のように複数の帯電水粒子生成手段２を備えて帯電水粒子散布装置Ａを構成した場合において、基準電位を与える水側電極部８を複数の帯電水粒子生成手段２で共通の１つにすると（複数の帯電水粒子生成手段２で水側電極部８を供用すると）、各帯電水粒子生成手段２で生成される帯電水粒子Ｗ１の比電荷が低下してしまう。
これに対し、本実施形態では、各帯電水粒子生成手段２が水側電極部８を具備するようにしている。このため、確実に所望の比電荷の帯電水粒子Ｗ１を生成することができ、これにより、確実且つ効率的に、空気中に浮遊した粉塵の除去、粉塵の発生抑止を行なうことが可能になる。
これに対し、本実施形態では、各帯電水粒子生成手段２が水側電極部８を具備するようにしている。このため、確実に所望の比電荷の帯電水粒子Ｗ１を生成することができ、これにより、確実且つ効率的に、空気中に浮遊した粉塵の除去、粉塵の発生抑止を行なうことが可能になる。
さらに、本実施形態の帯電水粒子散布装置Ａにおいては、加圧供給されて噴出した水Ｗ２が水粒子Ｗ１に分裂するとともに帯電する分裂帯電部Ｓが空気流生成手段１の空気流吐出口３ａよりも一方向Ｔの前方側に配されるようにして、帯電水粒子生成手段２を配設している。これにより、分裂帯電部Ｓで帯電した帯電水粒子Ｗ１が空気流Ｒにのらず、例えば空気流生成手段１の風胴３などに電気的に吸着してしまうことを防止できる。よって、帯電水粒子生成手段２で生成して噴出した帯電水粒子Ｗ１を確実に空気流Ｒにのせて一方向Ｔの遠方まで給送させることができ、より確実且つ効果的に、空気中に浮遊した粉塵の除去、粉塵の発生抑止を行なうことが可能になる。
また、空気流生成手段１と帯電水粒子生成手段２を分離可能にしたことで、帯電水粒子散布装置Ａの運搬時や保管時等の取扱性を良くすることができる。また、空気流生成手段１に対して任意の数の帯電水粒子生成手段２を取り付けることなども可能になり、この点からも帯電水粒子散布装置Ａの取扱性を良くすることができる。さらに、空気流Ｒを発生させる手段１と帯電水粒子Ｗ１を生成する手段２の異なる目的をもった機構を分離できることで、帯電水粒子散布装置Ａのメンテナンス性を向上させることも可能になる。
さらに、帯電水粒子生成手段２は、粒径が１００〜３００μｍの水粒子Ｗ１を生成するように構成されているため、この水粒子Ｗ１を帯電させた後の帯電水粒子Ｗ１が空気流Ｒで給送されるとともに蒸発したり、帯電水粒子生成手段２で生成して噴出する帯電水粒子Ｗ１の数が少なくなることがない。これにより、帯電水粒子生成手段２によって粒径が１００〜３００μｍの水粒子Ｗ１を生成することで、ひいては、粒径が３００μｍ以下であってクーロン力によりさらに細かく分裂した様々な粒子径の帯電水粒子Ｗ１が生成されることで、さらに確実且つ効果的に、空気中に浮遊した粉塵の除去、粉塵の発生抑止を行なうことが可能になる。
また、帯電水粒子生成手段２において、誘導帯電方式によって帯電水粒子Ｗ１を生成する際に印加する電圧を−２０ｋＶ〜２０ｋＶの範囲にすることで、コロナ放電が発生することを防止できる。
ここで、複数の帯電水粒子生成手段２を一方向Ｔ１の異なる位置にずれて配設した場合には、一方向Ｔの後方（空気流Ｒの流れ方向上流側）に配設された帯電水粒子生成手段２の誘導電極部７が形成する電界が、一方向Ｔの前方（空気流Ｔの流れ方向下流側）の帯電水粒子生成手段２の誘導電極部７が形成する電界に干渉し、好適に帯電水粒子Ｗ１を生成することができなくなるおそれがある。
これに対し、本実施形態では、複数の帯電水粒子生成手段２が一方向Ｔ１に直交する同一平面Ｈ上に配設されていることにより、言い換えれば、水粒子Ｗ１を電界によって帯電させて帯電水粒子Ｗ１にするための各帯電水粒子生成手段２の誘導電極部７の位置が一方向Ｔの同位置に配されていることにより、例えば隣り合う一方の帯電水粒子生成手段２の誘導電極部７で形成した電界が、他方の帯電水粒子生成手段２に影響し、この他方の帯電水粒子生成手段２で好適に帯電水粒子Ｗ１を生成することができなくなることを防止できる。
また、水粒子Ｗ１を帯電させるために高電圧が印加される誘導電極部７を、電極７ａを絶縁被覆して形成することで、電気的短絡や放電の発生を防止することができる。
また、このとき、水粒子Ｗ１を帯電させるための誘導電極部７の電極７ａを絶縁被覆する絶縁材７ｂとして、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ウレタン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、セラミックス、琺瑯を用いることにより、絶縁被覆していない電極７ａによって生成した帯電水粒子Ｗ１に対し、同等あるいはそれ以上の比電荷の帯電水粒子Ｗ１を生成することが可能になる。
さらに、本実施形態のように複数の帯電水粒子生成手段２を備え、１つの電源３３によって複数の帯電水粒子生成手段２の誘導電極部７に電圧を印加するように帯電水粒子散布装置Ａを構成した場合であっても、複数の帯電水粒子生成手段２の誘導電極部７と電源３３とを繋ぐ複数の電圧印加用ライン３２にそれぞれ、電流制限手段３６を設けておくことにより、１つの帯電水粒子生成手段２で短絡が発生しても、他の帯電水粒子生成手段２に流れる電流を制限することができ、他の帯電水粒子生成手段２で短絡が生じることを防ぐことができる。
また、帯電水粒子生成手段２によって１〜２Ｌ／ｍｉｎの帯電水粒子Ｗ１を生成することで、ある程度必要な帯電水粒子Ｗ１の給水量（散布水量）を確保しつつ、０．１ｍＣ／ｋｇ以上の高比電荷の帯電水粒子Ｗ１を安定的に生成することができ、確実且つ効果的に、空気中に浮遊した粉塵の除去、粉塵の発生抑止を行なうことが可能になる。
以上、本発明に係る帯電水粒子散布装置の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、トンネル掘削工事や解体工事等で発生する粉塵の除去、粉塵の発生抑止を本発明に係る帯電水粒子散布装置を用いて行なうように説明を行ったが、本発明に係る帯電水粒子散布装置は、勿論、トンネル掘削工事や解体工事に限らず、空気中に浮遊する粉塵の除去、粉塵の飛散防止を必要とするあらゆるケースに適用可能である。例えば、汚染土壌の掘削除去・浄化工事やアスベスト含有材の除去工事等、有害物質を含む粉塵の飛散を防止するために適用してもよい。また、アスベストのような針状で非常に飛散性の高い物質（粉塵）は、帯電水粒子Ｗ１にクーロン力及びグラディエント力で吸着しやすく、本発明を適用することで格別顕著な効果を得ることができうる。
また、本実施形態では、各帯電水粒子生成手段２から噴出する帯電水粒子Ｗ１の噴出中心軸Ｏ４が、一方向Ｔに流れる空気流Ｒの流れ中心軸Ｏ１上の一点Ｐで交差するようにして、複数の帯電水粒子生成手段２を空気流Ｒの外側に配設し、帯電水粒子散布装置Ａが構成されているものとした。
これに対し、例えば図７及び図８に示すように、帯電水粒子生成手段２を、この帯電水粒子生成手段２から噴出する帯電水粒子Ｗ１の噴出中心軸Ｏ４を一方向Ｔに向けて配設し、さらに、空気流生成手段１を、帯電水粒子生成手段２の周囲に複数配設して、帯電水粒子散布装置Ｂを構成するようにしてもよい。
この場合には、噴出中心軸Ｏ４を一方向Ｔに向けた状態で配設された帯電水粒子生成手段２の周囲に（帯電水粒子生成手段２を略中心とした周方向に）、複数の空気流生成手段１が配設されていることで、帯電水粒子生成手段２によって生成して噴出した帯電水粒子Ｗ１の周囲に一方向Ｔに向けて流れる空気流Ｒを形成することができる。
そして、本実施形態と同様に、帯電水粒子生成手段２によって生成して噴出した帯電水粒子Ｗ１を空気流生成手段１で発生した空気流Ｒによって一方向Ｔに給送することができ、帯電水粒子Ｗ１を空気流Ｒによって遠方まで給送することができる。これにより、空気流Ｒの流れ方向である一方向Ｔを所望の方向に向けることで、やはり、所望の方向の空気中に浮遊した粉塵を帯電水粒子Ｗ１で電気的に捕捉して除去することができ、また、空気流Ｒによって遠方まで帯電水粒子Ｗ１が移送されることで広範の浮遊した粉塵を除去することができる。
さらに、粉塵発生源等の粉塵発生抑止対象に一方向Ｔを向け、空気流Ｒによって帯電水粒子Ｗ１を給送させると、遠方の粉塵発生抑止対象に帯電水粒子Ｗ１が吹き付けられ、この粉塵発生抑止対象を帯電水粒子Ｗ１で濡らすことができる。よって、粉塵発生源等の粉塵発生抑止対象に空気流Ｒを向けるだけで、やはり、帯電水粒子Ｗ１で粉塵発生抑止対象の粉塵発生源を濡らし、また粉塵（粒子）を捕捉することができ、粉塵発生抑止対象から飛散して粉塵が発生することを抑止できる。
そして、このように、本実施形態の帯電水粒子散布装置Ａに対し、帯電水粒子生成手段２と空気流生成手段１の相対位置や数を変えて帯電水粒子散布装置Ｂを構成した場合であっても、その他の構成を本実施形態と同様にすれば、その構成による作用効果を本実施形態と同様に得ることが可能である。
なお、空気流生成手段１を帯電水粒子生成手段２の周囲に複数配設して帯電水粒子散布装置Ｂを構成する場合には、複数の帯電水粒子生成手段２を中心付近に配置し、これら帯電水粒子生成手段２の周囲に複数の空気流生成手段１を配設するようにしてもよい。また、空気流生成手段１は、２つであってもよく、この場合には、帯電水粒子生成手段２を間に、２つの空気流生成手段１を対称配置することが好ましい。
また、帯電水粒子生成手段２は、帯電水粒子Ｗ１を生成して噴出することができ、空気流生成手段１は、一方向Ｔに流れる空気流Ｒを生成することができればよく、これら帯電水粒子生成手段２と空気流生成手段１は、本実施形態のように構成することに限定する必要はない。
（他の用途への適用）
本発明の帯電水粒子散布装置は、火災の消火装置としても適用できる。この場合にも、例えば特開２００９−１０６４０５号公報、ＷＯ２００９／１０７４２１号公報にも記載されているように、帯電水粒子の作用によって散布対象となる燃焼物を効率的に濡らすことで良好な消火効果を得ることができると共に、燃焼に伴う煙の発生を抑制し、また発生した煙を捕捉して拡散を防止する効果も得られる。これに加えて本発明の帯電水粒子散布装置によれば、燃焼物の遠方から当該燃焼物へ向けて帯電水粒子を的確に散布して火災を消火する、或いは燃焼の拡大を抑止することができる。この場合、誘導電極部の絶縁被覆材料としては、耐熱性、耐火性にも優れるセラミックス或いは琺瑯を用いるのが、より好ましい。
本発明の帯電水粒子散布装置は、火災の消火装置としても適用できる。この場合にも、例えば特開２００９−１０６４０５号公報、ＷＯ２００９／１０７４２１号公報にも記載されているように、帯電水粒子の作用によって散布対象となる燃焼物を効率的に濡らすことで良好な消火効果を得ることができると共に、燃焼に伴う煙の発生を抑制し、また発生した煙を捕捉して拡散を防止する効果も得られる。これに加えて本発明の帯電水粒子散布装置によれば、燃焼物の遠方から当該燃焼物へ向けて帯電水粒子を的確に散布して火災を消火する、或いは燃焼の拡大を抑止することができる。この場合、誘導電極部の絶縁被覆材料としては、耐熱性、耐火性にも優れるセラミックス或いは琺瑯を用いるのが、より好ましい。
１ 空気流生成手段
２ 帯電水粒子生成手段
３ 風胴
３ａ 空気流吐出口
４ 回転翼
５ 支持台
６ 噴出ノズル部
７ 誘導電極部
７ａ 電極
７ｂ 絶縁材
８ 水側電極部
８ａ 電極
９ 電極本体部
１０ 連結部
１２ 第１流路形成用部材
１２ａ 一面
１２ｂ 他面
１３ 第２流路形成用部材
１３ａ 一面
１３ｂ 他面
１４ 噴出ノズル
１４ａ ノズル孔
１４ｂ フランジ部
１５ 噴出ノズル取付用部材
１６ 水流通孔
１７ 配管接続部
１８ 水側電極保持部
１９ シール材取付用凹部
２０ ネジボルト挿通孔
２１ 噴出ノズル取付部
２２ 雄ネジ
２３ 水側電極保持部
２４ シール材取付用凹部
２５ シール材取付用凹部
２６ 雌ネジ孔
２７ 誘導電極挿通孔
２８ 電極固定部
２８ａ 係合凹部
３０ 雌ネジ
３１ Ｏリング（シール材）
３２ 電圧印加用ライン（電圧印加ケーブル）
３３ 電源
３５ 取付治具
３６ 電流制限手段
Ａ 帯電水粒子散布装置
Ｂ 帯電水粒子散布装置
Ｏ１ 流れ中心軸（空気流生成手段の中心軸線）
Ｏ２ 中心軸線
Ｏ３ 中心軸線
Ｏ４ 噴出中心軸
Ｐ 交点
Ｒ 空気流
Ｓ 分裂帯電部
Ｔ 一方向
Ｗ１ 帯電水粒子（群）（水粒子（群））
Ｗ２ 水（供給水）
２ 帯電水粒子生成手段
３ 風胴
３ａ 空気流吐出口
４ 回転翼
５ 支持台
６ 噴出ノズル部
７ 誘導電極部
７ａ 電極
７ｂ 絶縁材
８ 水側電極部
８ａ 電極
９ 電極本体部
１０ 連結部
１２ 第１流路形成用部材
１２ａ 一面
１２ｂ 他面
１３ 第２流路形成用部材
１３ａ 一面
１３ｂ 他面
１４ 噴出ノズル
１４ａ ノズル孔
１４ｂ フランジ部
１５ 噴出ノズル取付用部材
１６ 水流通孔
１７ 配管接続部
１８ 水側電極保持部
１９ シール材取付用凹部
２０ ネジボルト挿通孔
２１ 噴出ノズル取付部
２２ 雄ネジ
２３ 水側電極保持部
２４ シール材取付用凹部
２５ シール材取付用凹部
２６ 雌ネジ孔
２７ 誘導電極挿通孔
２８ 電極固定部
２８ａ 係合凹部
３０ 雌ネジ
３１ Ｏリング（シール材）
３２ 電圧印加用ライン（電圧印加ケーブル）
３３ 電源
３５ 取付治具
３６ 電流制限手段
Ａ 帯電水粒子散布装置
Ｂ 帯電水粒子散布装置
Ｏ１ 流れ中心軸（空気流生成手段の中心軸線）
Ｏ２ 中心軸線
Ｏ３ 中心軸線
Ｏ４ 噴出中心軸
Ｐ 交点
Ｒ 空気流
Ｓ 分裂帯電部
Ｔ 一方向
Ｗ１ 帯電水粒子（群）（水粒子（群））
Ｗ２ 水（供給水）
Claims (13)
- 一方向に向けて流れる空気流を生成する空気流生成手段と、
水粒子を生成し、該水粒子を誘導帯電方式で帯電させて帯電水粒子を生成し、該帯電水粒子を前記空気流の外側から内側に向けて噴出させる帯電水粒子生成手段と、
を備え、
前記帯電水粒子生成手段が、前記帯電水粒子の噴出中心軸と前記空気流の流れ中心軸とが該帯電水粒子の噴出位置よりも前記一方向前方側の一点で交差するように前記空気流生成手段の周囲に複数配設され、
前記複数の帯電水粒子生成手段で生成して噴出した前記帯電水粒子を、前記空気流生成手段で生成した前記空気流にのせて前記一方向に給送するように構成されていることを特徴とする帯電水粒子散布装置。
- 請求項１記載の帯電水粒子散布装置において、
前記複数の帯電水粒子生成手段が、前記空気流生成手段の空気流吐出口よりも前記一方向前方側の前記一方向に直交する同一平面上に配設されていることを特徴とする帯電水粒子散布装置。
- 請求項１又は２記載の帯電水粒子散布装置において、
前記空気流生成手段が、前記一方向を自在に変えることができる支持台で支持されていることを特徴とする帯電水粒子散布装置。
- 一方向に向けて流れる空気流を生成する空気流生成手段と、
水粒子を生成し、該水粒子を誘導帯電方式で帯電させて帯電水粒子を生成し、該帯電水粒子を前記空気流の外側から内側に向けて噴出させる帯電水粒子生成手段と、
を備え、
前記帯電水粒子生成手段が、該帯電水粒子生成手段から噴出する前記帯電水粒子の噴出中心軸を前記一方向に向けて配設されるとともに、
前記空気流生成手段が、前記一方向に向けて流れる空気流を生成するように前記帯電水粒子生成手段を中心とした周方向に複数配設され、
前記帯電水粒子生成手段で生成して噴出した前記帯電水粒子を、前記複数の空気流生成手段で生成した前記空気流にのせて前記一方向に給送するように構成されていることを特徴とする帯電水粒子散布装置。
- 請求項１又は４記載の帯電水粒子散布装置において、
前記帯電水粒子生成手段は、
加圧供給された水を噴出しつつ前記水粒子を生成する噴出ノズル部と、
所定の電圧が印加されて所定の電界を形成し、前記噴出ノズル部で生成した前記水粒子を前記電界によって帯電させて前記帯電水粒子にする誘導電極部と、
前記誘導電極部に印加する電圧の基準電位を与える水側電極部と、
を備えて構成されていることを特徴とする帯電水粒子散布装置。
- 請求項１又は４記載の帯電水粒子散布装置において、
前記帯電水粒子生成手段は、加圧供給されて噴出した水が前記水粒子に分裂するとともに帯電する分裂帯電部が前記空気流を吐出する前記空気流生成手段の空気流吐出口よりも前記一方向の前方側に配されるように設けられていることを特徴とする帯電水粒子散布装置。
- 請求項１又は４記載の帯電水粒子散布装置において、
前記空気流生成手段と前記帯電水粒子生成手段を分離可能に一体に固定して構成されていることを特徴とする帯電水粒子散布装置。
- 請求項１又は４記載の帯電水粒子散布装置において、
前記帯電水粒子生成手段は、粒径が１００〜３００μｍの前記水粒子を生成するように構成されていることを特徴とする帯電水粒子散布装置。
- 請求項１又は４記載の帯電水粒子散布装置において、
前記帯電水粒子生成手段で前記帯電水粒子を生成する際に印加する電圧が、−２０ｋＶ〜２０ｋＶの範囲であることを特徴とする帯電水粒子散布装置。
- 請求項５記載の帯電水粒子散布装置において、
前記帯電水粒子生成手段の誘導電極部が電極を絶縁被覆して形成されていることを特徴とする帯電水粒子散布装置。
- 請求項５記載の帯電水粒子散布装置において、
前記帯電水粒子生成手段の誘導電極部と、前記誘導電極部に所定の電圧を印加するための電源とを繋ぐ複数の電圧印加用ラインにそれぞれ、電流制限手段が設けられていることを特徴とする帯電水粒子散布装置。
- 請求項１又は４記載の帯電水粒子散布装置において、
前記帯電水粒子生成手段が１〜２Ｌ／ｍｉｎの前記帯電水粒子を生成するように構成されていることを特徴とする帯電水粒子散布装置。
- 請求項１０記載の帯電水粒子散布装置において、
ポリ塩化ビニル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ウレタン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、セラミックス、琺瑯の少なくとも１種の絶縁材で前記電極を絶縁被覆して前記誘導電極部が形成されていることを特徴とする帯電水粒子散布装置。
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2013
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