JP2000073699A

JP2000073699A - 道路トンネルの換気・排煙システム

Info

Publication number: JP2000073699A
Application number: JP10257503A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Sato; 憲明佐藤; Takashi Yamada; 隆司山田; Kozo Komatsu; 厚造小松
Original assignee: METROPOLITAN EXPRESSWAY PUBLIC CORP; NIPPON MAINTENANCE KK; Ebara Corp
Current assignee: METROPOLITAN EXPRESSWAY PUBLIC CORP; NIPPON MAINTENANCE KK; Ebara Corp
Priority date: 1998-08-27
Filing date: 1998-08-27
Publication date: 2000-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】長大トンネルの換気、坑口環境保全ならびに
排煙を併せて良好に行え、且つ経済的な道路トンネルの
換気・排煙システムを提供する。【解決手段】トンネル内を縦流換気区間Ｉ，III と送
排気兼排煙区間II，IVとに区分けし、該送排気兼排煙区
間がトンネル中央付近及び出口側に位置するように配置
し、前記縦流換気区間には、トンネル内にトンネルの長
さ方向に沿った送気流量を発生させるファン２ａ，２ｂ
を配置するとともに、前記送排気兼排煙区間には、複数
の送気口３ａ，３ｂ，３ｃを有する送気ダクト４ａ，４
ｂ，４ｃと複数の排気口５ａ，５ｂを有する排気ダクト
６ａ，６ｂとを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、道路トンネルの
換気・排煙システムに係り、特に自動車が通行する長大
トンネルに要求される条件、即ち、１）トンネル内の環
境保全、２）坑口周辺の環境保全、３）車両火災等非常
時の排煙処理、４）経済性、などを満足させるようにし
た道路トンネルの換気・排煙システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車トンネルは、そのトンネル延長・
規模とも長大化しており、それにともなって換気システ
ムに課せられる条件が、質的に高度かつ多様化してい
る。道路トンネル内の換気は、トンネル内における通行
の安全、快適性および維持管理作業のための環境を確保
すること等を目的としている。このため、自動車の排出
ガスによる汚染空気濃度を許容値以下に維持する必要あ
り、道路トンネル内の汚染空気を外部に排出するととも
に、トンネル内に必要な新鮮空気量を導入・確保しなけ
ればならない。また近年では、トンネル出口から集中的
に漏れ出す汚染物質の大気環境保全への配慮が強く求め
られている。

【０００３】更に、トンネル内で車両火災などの非常事
態における効率的かつ迅速な排煙処理機能も併せ持つこ
とが換気・排煙システムに求められている。

【０００４】道路トンネル内の換気は、一般に自然換
気、縦流換気、横流換気の３方式に分類され、それぞれ
の利害得失を有している。自然換気方式は、文字通り強
制的な換気設備を特に設けずに、トンネル内の空気の流
通を自然に任せる方式である。縦流換気方式は、トンネ
ル内にジェットファン等のファンを設け、強制的にトン
ネル入口から新鮮空気を吸い込んで、トンネル内を縦方
向（長さ方向）に流通させて、トンネル出口から排出す
るようにした換気方式である。この換気方式は比較的経
済的であるが、トンネルが長大化すると、トンネル内の
出口付近での汚染物質濃度が高くなり、環境保全上の問
題が生じる。

【０００５】横流換気方式は、車道に沿ってトンネルの
ほぼ全域に送気ダクトと排気ダクトとを設けて、新鮮空
気の導入と汚染空気の排出を同時に行い、自動車の通行
に伴い発生する汚染空気が送気ダクトから供給される新
鮮空気で薄められると共に、排気ダクトに直ちに排出さ
れるので、トンネル全域を良好な環境に保つことが可能
である。この換気方式は、トンネル延長に制限がないこ
とや火災時への対応に優れていることなどの面で最も信
頼性が高い。

【０００６】しかしながら、上記横流換気方式にあって
は、送気ダクトと排気ダクトとをトンネル延長方向のほ
ぼ全長に亘って設けることから、送風機及び排風機を含
むダクト設備費が高価であることなどの経済上の難点が
ある。又、この換気方式を有する一方通行トンネルで
は、自動車の通行に伴うピストン作用により、トンネル
内に縦流風（トンネル内の長さ方向に沿った風）が誘起
されるため、この縦流風に乗って自動車の排出ガスがト
ンネル出口坑口に漏れ出し、このため、坑口周辺の大気
環境保全上の問題が生じてしまう。特に都市部の自動車
トンネルの出口付近で問題である。

【０００７】図７は、従来の長大トンネルの排気システ
ムの一例を示す。トンネル１の出口坑口１ｂに近いとこ
ろに、集中排気立坑１５を設け、図示しない排風機を備
えることで、図中の矢印方向に空気の流れを形成し、ト
ンネル１内を強制的に換気している。係る換気方式によ
ればトンネル出口坑口１ｂからも新鮮空気が流入するの
で、坑口の環境を良好に保全できる。しかしながら、係
る換気方式では、図２の鎖線で示すようにトンネル入口
１ａから立坑集中排気口１５に向かって直線的に汚染物
質の濃度が上昇し、坑口区間では逆流効果を受け濃度が
低下するが、許容濃度レベルを維持するためトンネル流
速（即ちトンネル流量）を大きくする必要がある。ま
た、立坑直下で急激な流速差が生じて、走行自動車をは
じめ歩行者への風環境が良好でない等の問題がある。

【０００８】近年、延長が１０ｋｍクラスの道路トンネ
ルが出現し、或いは今後も計画されており、ますます道
路トンネルの長大化が進むものと考えられる。この様な
道路トンネルの長大化にあって、換気・排煙システムに
求められている条件は、トンネル内の環境保全の他にト
ンネル坑口周辺の環境保全、排煙機能そして換気塔の設
置スペース等に係わる経済的な換気・排煙システムの実
現である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の換気方式では、上記条件を満足させることが困難
で、新しい換気・排煙システムの構築が強く望まれてい
た。

【００１０】本発明は上述した事情に鑑みて為されたも
ので、長大トンネルの換気、坑口環境保全ならびに排煙
を併せて良好に行え、且つ経済的な道路トンネルの換気
・排煙システムを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の道路トンネルの
換気・排煙システムは、トンネル内を縦流換気区間と送
排気兼排煙区間とに区分けし、該送排気兼排煙区間がト
ンネル中央付近及び出口側に位置するように配置し、前
記縦流換気区間には、トンネル内にトンネルの長さ方向
に沿った送気流量を発生させるファンを配置するととも
に、前記送排気兼排煙区間には、複数の送気口を有する
送気ダクトと複数の排気口を有する排気ダクトとを設
け、前記排気ダクトの排気流量及び前記送気ダクトの送
気流量は、前記縦流換気区間の送気流量とバランスさせ
たことを特徴とする。

【００１２】このように構成した本発明によれば、基本
的に縦流換気方式を採用することにより、設備コストの
低減を図るとともに、トンネル中央付近及び出口坑口側
に設けた送排気兼排煙区間でトンネル内の汚染空気の排
気及び新鮮空気の導入を行い、特にトンネルの出口坑口
側に設けることにより、汚染物質がトンネル出口から集
中的に漏れ出してしまうことを防止することができる。

【００１３】ここに、前記各送排気兼排煙区間毎に換気
塔を設けるとともに、この換気塔と前記送気ダクトとを
内部に送風機を設置した送気側連絡ダクトで、換気塔と
前記排気ダクトとを内部に排風機を設置した排気側連絡
ダクトで、それぞれ接続することを特徴とし、これによ
り、前記送風機及び排風機の運転に伴って、送排気兼排
煙区間でのトンネル内の汚染空気の排気及び新鮮空気の
導入を行うことができる。

【００１４】また、トンネルの中間部に位置する前記送
排気兼排煙区間には、その上流側に送気ダクトと排気ダ
クトとを、下流側に送気ダクトのみを設け、トンネルの
出口坑口側に位置する前記送排気兼排煙区間にはそのほ
ぼ全域に送気ダクトと排気ダクトとを設けることによ
り、トンネル中央付近及び出口付近で汚染物質濃度を極
めて低くすることができ、トンネル内の汚染物質濃度を
平準化することができると共に、坑口漏れ出し量も極め
て僅かなものとすることができる。

【００１５】更に、トンネル内での火災発生時に前記送
風機を排風機として使用するようにすることを特徴とす
る。これにより、火災発生等の異常時の排煙処理の増強
応援を実現させることができる。

【００１６】また、本発明の道路トンネルの換気・排煙
システムは、トンネル内にその上流側から、縦流換気区
間、送排気兼排煙区間、縦流換気区間、送排気兼排煙区
間、…を順次配列したことを特徴とする。このように縦
流換気区間と送排気兼排煙区間の組合せをトンネルの長
さに対応して複数組配列することで、長大トンネルにお
いてもトンネルの全区間に亘って良好な環境に維持する
ことが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態の道路
トンネルの換気・排煙システムを図面を参照して説明す
る。図１に示すように、トンネル１は、その入口側１ａ
から出口側１ｂに向かって、縦流換気区間Ｉ、送排気兼
排煙区間II、縦流換気区間III 及び送排気兼排煙区間IV
の４つの換気区間に区分けされている。

【００１８】そして、それぞれの換気区間Ｉ〜IVには、
トンネル内に所定の換気風を与えるための機械換気設備
が具備されているのであるが、これらの機械換気設備の
方式と具体的な役割は次の通りである。

【００１９】即ち、縦流換気区間Ｉには、トンネル１の
天井部に位置してジェットファン２ａが設置されてい
る。このジェットファン２ａは、通常換気時の自動車ピ
ストン作用によるトンネル内空気流量の不足分を補う昇
圧装置であり、また、車両火災等が発生した非常時に
は、自動車ピストン風が期待できないので、排煙処理の
際の煙遡上防止のための縦流風発生装置として転用され
る。

【００２０】トンネルの中央部に位置する送排気兼排煙
区間IIは、上流側に位置してトンネル内への新鮮空気の
供給とトンネル内汚染空気の外部排出とを行う送排気区
間II−１と、下流側に位置して新鮮空気の送気のみを行
う送気専用区間II−２とに区分けされている。

【００２１】即ち、この送排気兼排煙区間IIの前記送排
気区間II−１の路面側には、内部に多数の送気口３ａを
有する送気ダクト４ａが、同じく天井側には、内部に多
数の排気口５ａを有する排気ダクト６ａがそれぞれ設け
られている。具体的には、送気口はトンネル下部側壁と
して、送・排気口間の横方向のパスが長い位置を選ぶ。
送気専用区間II−２には、路面側及び天井側の双方に内
部に送気口３ｂを有する送気ダクト４ｂが設けられてい
る。

【００２２】又、ダクト付き送・排気区間IIの延長距離
は、トンネル総延長にもよるがダクトスペースを削減す
る意味から３００ｍ〜７００ｍの範囲内で計画するとよ
い。尚、送気口及び排気口は、トンネルの長さ方向に沿
って均一な風量が得られるように、ダンパ等で開度が調
整されている。

【００２３】そして、換気塔７ａが備えられ、この換気
塔７ａと前記送気ダクト４ａ，４ｂとは送気側連絡ダク
ト８ａで繋がれているとともに、この送気側連絡ダクト
８ａ内に送風機９ａが設置されている。一方、この換気
塔７ａと前記排気ダクト６ａとは排気側連絡ダクト１０
ａで繋がれているとともに、この排気側連絡ダクト９ａ
内に排風機１１ａが設置されている。

【００２４】ここに、前記各送気側連絡ダクト８ａの各
送気ダクト４ａ，４ｂを繋ぐラインには、開閉自在なダ
ンパ１２が介装されている。

【００２５】これにより、前記送風機９ａの運転に伴っ
て、各送気ダクト４ａ，４ｂの送気口３ａ，３ｂからト
ンネル１内への新鮮空気の導入を、排風機１１ａの運転
に伴って、排気ダクト６ａの排気口５ａからトンネル１
内の汚染空気の排気を行うのであり、それぞれの区間内
の単位長さ当たり排気流量ｑ_e、及び同送気流量ｑ
_bは、計画の範囲内でその流量を変えられるようになっ
ている。

【００２６】また、車両火災等非常時には、送風機９ａ
を逆転運転させる等の手段によって、トンネル１の天井
側に位置する送気ダクト４ｂの送気口３ｂを排気口に転
用して、排煙口として煙の外部への排出を行うことがで
きるように構成されている。

【００２７】縦流換気区間III は、前記縦流換気区間Ｉ
と基本的に同様で、その天井部には、当該区間における
通常換気時における自動車ピストン作用によるトンネル
内流量の不足分を補う昇圧装置としてのジェットファン
２ｂが設置されている。このジェットファン２ｂは、車
両火災等の非常時には、自動車ピストン風が期待できな
いので、排煙処理の際の煙遡上防止のための縦流風発生
装置に転用され、また、火災発生地点により、このジェ
ットファン２ｂの運転は、縦流換気区間Ｉのジェットフ
ァン２ａと連動した運転モードとされる。

【００２８】出口坑口側の送排気兼排煙区間IVには、道
路面側に位置して多数の送気口３ｃを有する送気ダクト
４ｃが、天井側に位置して多数の排気口５ｂを有する排
気ダクト６ｂがトンネル１の長さ方向に沿って該区間IV
のほぼ全長に亘ってそれぞれ設けられている。送・排気
口の相対的な配置は、上述したII−１区間と基本的に同
様である。

【００２９】そして、換気塔７ｂが備えられ、この換気
塔７ｂと前記送気ダクト４ｃとは送気側連絡ダクト８ｂ
で繋がれているとともに、この送気側連絡ダクト８ｂ内
に送風機９ｂが設置されて、一方、換気塔７ｂと前記各
排気ダクト５ｂとは排気側連絡ダクト１０ｂで繋がれて
いるとともに、この排気側連絡ダクト１０ｂ内に排風機
１１ｂが設置されている。

【００３０】ここに、前記各送気側連絡ダクト８ｂの送
気ダクト４ｃとを繋ぐライン及び排気側連絡ダクト１０
ｂの排気ダクト５ｂとを繋ぐラインには、開閉自在なダ
ンパ１２が介装されている。

【００３１】これにより、前記送風機９ｂの運転に伴っ
て、送気ダンパ４ｃの送気口３ｃからトンネル１内への
新鮮空気の導入を、排風機１１ｂの運転に伴って、排気
ダンパ６ｂの排気口５ｂからトンネル１内の汚染空気の
排気を行うのであり、それぞれの区間内の単位長さ当た
り排気流量ｑ_e、及び同送気流量ｑ_bは、計画の範囲内
でその流量を変えられ、しかも送気流量に対する排気流
量の相対的な増量を行うことにより、トンネル出口流量
を零もしくは逆流流量となるように設定されている。

【００３２】次に、通常時および非常時におけるトンネ
ル１内の換気、坑口環境保全ならびに排煙システムにつ
いて説明する。

【００３３】まず、通常時のトンネル内環境保全ならび
に坑口周辺環境保全のための換気パターンにおいては、
図１に示すような流れを実現する。図中の白抜き太矢印
がトンネル内の換気風の流れ方向を示し、それ以外の矢
印は、ジェットファン２ａ，２ｂ、送気口３ａ，３ｂ，
３ｃ及び排気口５ａ，５ｂ付近ならびに連絡ダクト８
ａ，８ｂ，１０ａ，１０ｂの空気の流れ方向を示してい
る。

【００３４】即ち、縦流換気区間Ｉでは、ジェットファ
ン２ａおよび自動車ピストン作用などの昇圧効果で、ト
ンネル内に縦流風速Ｕｒ（図２参照）の換気風を自動車
走行方向に生じさせる。尚、この区間の汚染濃度分布Ｃ
ｒは、図２に示すように、トンネル入口側１ａから縦流
換気区間Ｉの終端に向かってほぼ直線的に増大する。

【００３５】トンネル中央部の送排気兼排煙区間IIの上
流側の送排気区間II−１では、単位長さ当たりの排気流
量ｑ_eと同送気流量ｑ_bの大小を適切に設定することに
より、当該区間の縦流風速Ｕｒを任意に変えることがで
きる。この時、トンネル下流側の濃度負荷の軽減を図る
ことから、当該区間の排気流量ｑ_eを送気流量ｑ_bより
増大させることにより、送排気区間II−１の終端の縦流
風速Ｕｒを小さくすることができる。また、この区間の
濃度分布は、縦流換気区間Ｉの終端を初期濃度として、
横流換気理論により予測することができる。

【００３６】更に、送気専用区間II−２では上流側から
漏れ出した汚染空気を新鮮空気の送気によりトンネル入
口側１ａの初期濃度より若干高い濃度レベルまで稀釈
し、縦流換気区間III 以降のトンネル区間における濃度
負荷の軽減を図る。このように、送排気兼排煙区間IIを
設けることにより、換気能力を適正に分散して換気塔配
置の省スペース化を図ることができる。

【００３７】縦流換気区間III では、縦流換気区間Ｉと
同様、ジェットファン２ｂおよび自動車ピストン作用な
どの昇圧効果で、トンネル内に縦流風速Ｕｒの換気風を
自動車走行方向に生じさせる。尚、この区間の濃度分布
Ｃｒは、図２に示すように、トンネル入口側１ａから縦
流換気区間III の終端に向かってほぼ直線的に増大す
る。

【００３８】出口坑口側の送排気兼排煙区間IVでは、単
位長さ当たりの排気流量ｑ_eと同送気流量ｑ_bの大小を
適切に設定することにより、当該区間の縦流風速Ｕｒを
任意に変えることができる。当該区間の通常時における
換気・排煙システムは、トンネル内環境は勿論、坑口環
境保全のための役割を担っている。具体的な作用および
効用を以下に記述する。

【００３９】図１に示す通常換気時における換気・排煙
システムでは、トンネル内環境を一定の水準に維持する
ため、トンネル内で必要とする換気風量を満足させる縦
流風を流すことを前提としている。この縦流風は、同図
白抜き矢印に示す方向に吹き抜けるが、トンネル出口側
１ｂにおいては、外部への坑口漏れ出し量を抑制するた
め、トンネル出口流量を零もしくは逆流流量となるよう
に坑口側の送排気兼排煙区間IVにおける送排気流量
ｑ_b、ｑ_eの両者を適切に設定する。

【００４０】トンネル出口坑口から漏れ出す汚染物質量
とトンネル内対象区間の汚染物質総発生量との比率を坑
口漏れ出し率Ｅｏと呼ぶが、この坑口漏れ出し率Ｅｏは
特に換気風の流動状態に依存する。この坑口漏れ出し率
Ｅｏは、排気率ＥＲに大きく依存し、この排気率が大き
くなるほど低下し、また排気率がある程度の値になると
坑口漏れ出し率の低下が飽和傾向となることなどが分か
っている。

【００４１】前記坑口漏れ出し率Ｅｏおよび排気率ＥＲ
の定義は次に示す通りである。Ｅｏ＝｛ｑ_out /（Ｇ_e＋ｇ_L）｝×１００（％）（１）ＥＲ＝ｑ_e2・ｌ₂ ／（Ｑ_r2＋ｑ_b2・ｌ₂）（２）ここに、ｑ_out：坑口漏れ出し量Ｇ_e：IV区間の単位長さ当たり汚染物質総発生量ｇ_L：III区間からの残存漏れ出し量Ｑ_r2：III区間終端のトンネル内流量ｑ_e2：IV区間の単位長さ当たり排気流量ｌ₂：IV区間延長距離ｑ_b2：IV区間の単位長さ当たり送気流量

【００４２】これまでの実験および理論検討の結果、実
用上の最小坑口漏れ出し率を実現できる排気率ＥＲは、
１．１〜１．２の範囲であることが判明した。この排気
率はトンネル出口側からトンネル内の空気流量の１０％
〜２０％の逆流流量を導入することに相当する。この排
気率を満足させれば自動車の走行条件等にもよるが、坑
口漏れ出し率を概ね１０％以下にする事が可能である。

【００４３】尚、この排気率の実現は、図１に示す縦流
換気区間III の終端部の空気流量Ｑ_r2の計測値に基づい
て式（２）の関係を満足させるように、IV区間の単位長
さ当たり排気流量ならびに単位長さ当たり送気流量
ｑ_r2、ｑ_b2を、送・排風機の回転速度あるいは、ダンパ
ーの開閉操作により設定する。

【００４４】図２に通常換気時のトンネル内汚染濃度Ｃ
r及び流速分布Ｕrの概念図を示す。尚、図中の実線は本
発明の一実施形態を示し、図中の点線は図７に示す従来
例の一例である。図示の例は、坑口逆流状態の排気率Ｅ
Ｒ＞１の運転条件における概念図である。従来の換気方
式では、図２からわかるように、トンネル内濃度分布
は、トンネル入口から立坑集中排気口位置に向かって直
線的に濃度が上昇し、坑口区間では逆流効果を受け濃度
が低下するが、この際トンネル内許容濃度レベルを維持
するためトンネル流速（即ちトンネル内流量）を大きく
する必要がある。

【００４５】又、本発明によるトンネル内の流速Urの推
移は縦流換気区間では一定で、ダクト付き送・排気区間
においては、送気流量と排気流量の大小を変えることに
より、トンネル内流速をトンネルの長さ方向に漸減およ
び漸増させている。特に、出口坑口では、逆流形成とな
る負の流速値を実現させている。

【００４６】同図に示すように、縦流換気区間Ｉでは、
トンネル入口側から該区間Ｉの終端に向かってほぼ直線
的に濃度が上昇し、トンネル中央部の送排気兼排煙区間
IIでは、送排気の効果を受け濃度値が低下する。更に、
縦流換気区間III では、トンネル出口側に向かって再び
濃度は上昇し、その後、坑口側の送排気兼排煙区間IVに
おいて送排気の効果を受けトンネル出口側に向かって濃
度は低下する。

【００４７】この時、トンネル出口端では極めて小さい
汚染濃度値となり、汚染物質の坑口漏れ出し量も極めて
少なくなる。また、トンネル内の流速Ｕｒの推移は縦流
換気区間III では一定で、送排気兼排煙区間II，IVにお
いては、送気流量と排気流量の大小を変えることによ
り、トンネル内流速値低下もしくは坑口区間逆流形成と
なる負の流速値を実現させていることが分かる。尚、図
中のＣｒ^*はトンネル内で維持すべきトンネル内許容濃
度レベルを示す。

【００４８】このように本発明の換気・排煙システムで
は、トンネル内流速Ｕｒの推移において、従来の例えば
集中排気方式のように立坑直下の同一断面内での急激な
流速差は起こらず、トンネル長さ方向に対して漸増もし
くは漸減する流速分布を実現することができる。従っ
て、トンネル内の走行自動車をはじめ歩行者への風環境
が極めて良好なものとなる。

【００４９】次に、トンネル１内での車両火災など非常
時における排煙について説明する。

【００５０】まず、図３に示すように、縦流換気区間Ｉ
の地点Ｆ１で車両火災が発生した場合には、通常のジェ
ットファン２ａ，２ｂの運転に加え送排気兼排煙区間II
の送気専用区間II−２の天井側の送気ダクト３ｂの送気
口４ｂを排煙口に転用し、隣接の排気口（ここでは排煙
口）５ａとともに火災に伴って発生する煙を天井部に誘
引・外部排出させる。

【００５１】この時、縦流換気区間Ｉ，III のジェット
ファン２ａ，２ｂは、トンネル１の下流側に噴流を発生
しており、トンネル内の縦流風の方向も下流側となるの
で、煙は上流に遡上することは無い。従って、トンネル
の利用者は速やかに煙の拡散方向と逆のトンネル入口側
１ａ、或いはもっとも近い避難坑への避難行動をとれば
よい。

【００５２】尚、送排気区間II−１の送気口３ａ及び送
気専用区間II−２の路面側に位置する送気口３ｂは、煙
の断面内の拡散を抑制する意味からダクト１２を介して
閉鎖する。また、送排気兼排煙区間IVの排気口５ｂは、
火災規模に応じて縦流風増強が必要となる場合に排気運
転を行う。

【００５３】次に、図４に示すように、縦流換気区間II
I 内の地点Ｆ２で車両火災が発生した場合には、通常の
ジェットファン２ａ，２ｂの運転に加え出口抗口側の送
排気兼排煙区間IVの排気口５ｂを排煙口に転用し、火災
に伴って発生する煙を天井部に誘引・外部排出させる。

【００５４】この時、縦流換気区間Ｉ，III のジェット
ファン２ａ，２ｂは、トンネル下流側に噴流を発生して
おり、トンネル内の縦流風の方向も下流側となるので、
煙は上流に遡上することは無い。従って、利用者は速や
かに煙の拡散方向と逆のトンネル入り口側あるいはもっ
とも近い避難坑への避難行動をとればよい。

【００５５】尚、通常換気時の送気口３ｃは、煙の断面
内の拡散を抑制する意味からダンパ１２を介して閉鎖す
る。尚、送排気兼排煙区間IIの送気口３ａ，３ｂは、火
災規模に応じて縦流風増強が必要となる場合に送気運転
を行う。

【００５６】図５は運用システムの概要を示す。本発明
の道路トンネルの換気・排煙システムの運用はコントロ
ーラ１６により自動化されている。具体的には、ビデオ
カメラＶｃ、汚染物質の濃度センサＳｃ、風速センサＳ
ｕ等の情報をコントローラ１６に伝達する。コントロー
ラ１６では、これらの情報を分析して、送風量、排風量
等を決定し、換気・排煙を制御する。即ち、通常時の換
気パターンおよびトンネル内車両火災など非常時におけ
る排煙パターンとともに、その運用に際しては、自動車
交通量および平均走行速度などの交通流の計測情報、さ
らにトンネル内の煤煙透過率、濃度ならびに風速そして
火災発生のビデオ情報などを基に、送・排風機運転ある
いは、ダンパー開閉操作などを制御プログラムにしたが
って行うことになる。このシステムの運用の基本は、上
述したそれぞれのパターンでのトンネル内の空気の流れ
を的確に制御することにある。

【００５７】次に図６を参照して長大トンネルへの対応
について説明する。(Ａ)は中規模の長さのトンネルに対
応したもので、図１に示す実施形態に対応したものであ
る。即ち、トンネル内にその上流側から、縦流換気区間
(Ｉ)、送排気兼排煙区間(II)、縦流換気区間(III)、送
排気兼排煙区間(IV)が順番に配列されている。ここで縦
流換気区間ＩとIII は、トンネル内にトンネルの長さ方
向に沿った送気流量を発生させるもので、同一の形式の
ものである。送排気兼排煙区間IIとIVは、複数の送気口
を有する送気ダクトと、複数の排気口を有する排気ダク
トを設けたことで共通するが、送排気兼排煙区間IIがト
ンネル内部に設られるものであるのに対して、送排気兼
排煙区間IVはトンネルの出口側に設けられるものであ
る。

【００５８】図６(Ｂ)は(Ａ)のトンネルよりも長いトン
ネルに好適な配列であり、トンネル内にその上流側か
ら、縦流換気区間(I)、送排気兼排煙区間(II)、縦流換
気区間(III)、送排気兼排煙区間(II)、縦流換気区間(II
I)、送排気兼排煙区間(IV)を順に配列したものである。
図６(Ｃ)は(Ｂ)のトンネルよりも更に長大なトンネルに
好適な配列であり、縦流換気区間(I)、送排気兼排煙区
間(II)、縦流換気区間(III)、送排気兼排煙区間(II)、
縦流換気区間(III)、送排気兼排煙区間(II)、縦流換気
区間(III)、送排気兼排煙区間(IV)を配列したものであ
る。このようにして、長大なトンネルにおいても、縦流
換気区間と送排気兼排煙区間とを組合せて順に配列する
ことで、トンネル全長に亘って、良好な環境条件を保持
することができる。また、図６(Ｃ)における実施形態に
おいては、縦流換気区間と送排気兼排煙区間とを組合せ
を４組配列しているが、それ以上の多数組を配列するよ
うにしても勿論よい。

【００５９】尚、上述した実施形態ではトンネル内を一
方向に自動車が通行するいわゆる一方通行の例について
述べたが、両方向に通行する対面通行の場合にも、本発
明の趣旨を同様に適用できることは、勿論である。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基本的に縦流換気方式を採用することにより、設備コス
トの低減を図り、しかも送排気兼排煙区間でトンネル内
の汚染空気の排気及び新鮮空気の導入を行って、トンネ
ル内の環境を保全するとともに、送排気兼排煙区間をト
ンネルの出口坑口側に設けることにより、汚染物質がト
ンネル出口から漏れ出してしまうことを極力防止して坑
口周辺の環境を保全することができる。

【００６１】また、トンネルの中間部に位置する前記送
排気兼排煙区間の下流側に送気ダクトのみを設けて新鮮
空気の集中的な導入を行うことができ、これによって、
換気能力の適正分散を図って、換気塔設置の省スペース
化を図ることができる。

【００６２】更に、トンネル内での火災発生時に前記送
風機を排風機として使用することにより、火災発生等の
異常時の排煙処理の増強応援を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の道路トンネルの換気・排
煙システムを示す断面図。

【図２】同じく、通常換気時のトンネル内濃度及び流速
分布の概念図。

【図３】同じく、縦流換気区間Ｉで火災が発生した時の
排煙パターンの概念図。

【図４】同じく、縦流換気区間IIIで火災が発生した時
の排煙パターンの概念図。

【図５】同じく、システム運用の概念図。

【図６】縦流換気区間と送排気兼排煙区間の組合せ例を
示す概念図。

【図７】従来の道路トンネルの換気・排煙システムを示
す断面図。

【符号の説明】

１トンネル２ａ，２ｂジェットファン３ａ，３ｂ，３ｃ送気口４ａ，４ｂ，４ｃ送気ダクト５ａ，５ｂ排気口６ａ，６ｂ排気ダクト７ａ，７ｂ換気塔８ａ，８ｂ送気側連絡ダクト９ａ，９ｂ送風機１０ａ，１０ｂ排気側連絡ダクト１１ａ，１１ｂ排風機Ｉ，III 縦流換気区間 II，IV 送排気兼排煙区間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤憲明東京都千代田区霞ヶ関１−４−１首都高速道路公団内 (72)発明者山田隆司東京都文京区後楽１丁目２番７号株式会社日本メンテナンス内 (72)発明者小松厚造東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トンネル内を縦流換気区間と送排気兼排
煙区間とに区分けし、該送排気兼排煙区間がトンネル中
央付近及び出口側に位置するように配置し、前記縦流換気区間には、トンネル内にトンネルの長さ方
向に沿った送気流量を発生させるファンを配置するとと
もに、前記送排気兼排煙区間には、複数の送気口を有する送気
ダクトと複数の排気口を有する排気ダクトとを設けたこ
とを特徴とする道路トンネルの換気・排煙システム。
【請求項２】前記各送排気兼排煙区間毎に換気塔を設
けるとともに、この換気塔と前記送気ダクトとを内部に
送風機を設置した送気側連絡ダクトで、換気塔と前記排
気ダクトとを内部に排風機を設置した排気側連絡ダクト
で、それぞれ接続したことを特徴とする請求項１記載の
道路トンネルの換気・排煙システム。
【請求項３】前記トンネルの中央部に位置する前記送
排気兼排煙区間にはその上流側に送気ダクトと排気ダク
トとを、下流側に送気ダクトのみを設け、トンネルの出
口抗口側に位置する前記送排気兼排煙区間にはそのほぼ
全域に送気ダクトと排気ダクトとを設けたことを特徴と
する請求項１または２記載の道路トンネルの換気・排煙
システム。
【請求項４】トンネル内での火災発生時に前記送風機
を排風機として使用するようにしたことを特徴とする請
求項２または３記載の道路トンネルの換気・排煙システ
ム。
【請求項５】トンネル内にその上流側から、縦流換気
区間、送排気兼排煙区間、縦流換気区間、送排気兼排煙
区間を順に配置し、前記縦流換気区間には、トンネル内にトンネルの長さ方
向に沿った送気流量を発生させるファンを配置すると共
に、前記送排気兼排煙区間には、複数の送気口を有する送気
ダクトと複数の排気口を有する排気ダクトとを設けたこ
とを特徴とする道路トンネルの換気・排煙システム。
【請求項６】トンネル内にその上流側から、縦流換気
区間、送排気兼排煙区間、縦流換気区間、送排気兼排煙
区間、縦流換気区間、送排気兼排煙区間を順に配置し、前記縦流換気区間には、トンネル内にトンネルの長さ方
向に沿った送気流量を発生させるファンを配置すると共
に、前記送排気兼排煙区間には、複数の送気口を有する送気
ダクトと複数の排気口を有する排気ダクトとを設けたこ
とを特徴とする道路トンネルの換気・排煙システム。
【請求項７】トンネル内にその上流側から、縦流換気
区間、送排気兼排煙区間、縦流換気区間、送排気兼排煙
区間、縦流換気区間、送排気兼排煙区間、縦流換気区
間、送排気兼排煙区間を順に配置し、前記縦流換気区間には、トンネル内にトンネルの長さ方
向に沿った送気流量を発生させるファンを配置すると共
に、前記送排気兼排煙区間には、複数の送気口を有する送気
ダクトと複数の排気口を有する排気ダクトとを設けたこ
とを特徴とする道路トンネルの換気・排煙システム。