JP2004308111A

JP2004308111A - 伸縮風管

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Publication number: JP2004308111A
Application number: JP2003098556A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Sato; 政昭佐藤; Shigetaka Doi; 重孝土井; Jiyunkou Honda; 淳厚本田
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2003-04-01
Filing date: 2003-04-01
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2023-04-01
Also published as: JP4647887B2

Abstract

【課題】風管に空気を流す際に、風管の変形による閉塞を好適に防止することができる伸縮風管を提供する。
【解決手段】伸縮風管１は、可とう性を有する伸縮可能な風管本体２を有している。風管本体２は、可とう性を有する可とう風管３を備えており、可とう風管３同士は、非変形性の接続管４によって接続されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばトンネルに設置される換気装置に用いられる伸縮風管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大規模な地下構造物の構築工事や山岳トンネルの掘削工事などを行う際には、掘削作業に伴い大量の粉塵が生じる。このような粉塵がトンネル内に残存していると、塵肺など作業者の健康を害する恐れがあるので、特に、切羽面近傍の作業領域（以下「切羽作業領域」という）における粉塵をトンネルの外部に排出するために、換気装置が用いられている。この換気装置では、トンネルの掘削の進行等に合わせて、粉塵を含む空気の導入位置を変えることが容易となるように、可とう性を有する伸縮可能な伸縮風管が用いられている。そして、たとえば風管の後端部に送風機を設け、伸縮風管の前端部から後端部に向けて空気を流すことにより、前端部から粉塵を含む空気を導入して、切羽作業領域等における粉塵除去を目的とする換気を行っている。
【０００３】
この換気装置などに用いられる伸縮風管として、たとえば特開２０００−１４６２７２号公報に開示されたファスナー接続風管ものがある。この接続風管は、たとえば１０〜１００ｍ程度の風道管を複数備えている。この複数の風道管をファスナーで閉じて接続し、たとえば１〜５ｋｍなど長距離の風管を形成するというものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１４６２７２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献１に開示された接続風管では、風道管を単にファスナーで接続しているに過ぎないものであり、風管全体が可とう性を有するものとなってため、風管内に空気を送る際に、風管が変形しやすいものであった。風管が変形すると、風管が閉塞し、さらにはサージングによる送風機の故障の原因になるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、風管に空気を流す際に、風管の変形による閉塞を好適に防止することができる伸縮風管を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明に係る伸縮風管は、可とう性を有する伸縮可能な風管本体を有し、風管本体を介して風管本体の一端から空気を導入する伸縮風管において、風管本体が、可とう性を有する伸縮可能な複数の可とう風管と、可とう風管同士を接続する非変形性を有する接続管と、を備えるものである。
【０００８】
本発明に係る伸縮風管は、可とう性を有する複数の可とう風管と、可とう風管同士を接続する非変形性を有する接続風管と、を備えている。このため、風管に空気を流す際、可とう風管が変形して閉塞しそうになったとしても、非変形性である接続風管が可とう風管の変形を防止する。したがって、風管の変形による閉塞を防止することができる。また、接続管の径を風管本体の径とほぼ同一とすることにより、風管本体を収縮させた際にも、接続管の部分で風管本体の径が変わらないようにすることができる。したがって、風管本体の径の変化による圧力損失を低減することができる。
【０００９】
ここで、接続管が鋼管であるのが好適である。接続管として鋼管を用いることにより、伸縮風管の変形をより確実に防止することができる。
【００１０】
また、風管本体の開口形状を保形する複数の保形部材が、風管本体の伸縮方向に離間して伸縮風管に取り付けられている態様とするのが好適である。このような保形部材が設けられていることにより、風管本体の開口形状を保形することができるので、風管本体が閉口して空気の流れを止めてしまうことを防止することができる。
【００１１】
さらに、収縮した可とう風管を接続管に案内する案内部材が接続管に設けられているのが好適である。このような案内部材が設けられていることにより、伸縮風管が収縮した際に、伸縮風管における収縮部分の変形を小さなものとすることができる。そのため、換気を行う際の圧力損失を小さくすることができる。
【００１２】
また、案内部材が、接続管の外周部に沿って離間し、かつそれぞれ風管本体の伸縮方向に沿って配置された複数の棒材を備えるのが好適である。
【００１３】
このように、案内部材が風管本体の伸縮方向に沿って配置された複数の棒材を備えることにより、案内部材を設けることによって風管本体の径を小さくする必要がなくなる。このため、案内部材を設けた位置における圧力損失を小さくすることができ、その分風管本体における圧力損失を小さくすることができる。なお、ここでいう棒材とは、長尺の部材であり、断面形状が円形であるものや矩形のものがあり、スキー板のような平たい板状のものも含まれる。
【００１４】
このとき、棒材の先端部が、風管本体の中心方向を向いて折曲しているのが好適である。このように、棒材の先端部が風管本体の中心方向を向いて折曲していることにより、収縮した可とう風管を案内部材に容易に挿入することができる。
【００１５】
さらに、案内部材が、棒材を支持するフレーム部材を備え、フレーム部材が、風管本体内を流れる空気を整流する整流板であるのが好適である。このようなフレーム部材を設けることにより、棒材を支持して棒材の折損などを防止することができる。しかも、このフレ−ム部材として整流板を用いることにより、風管本体内における空気の流れを整流して乱流を防ぎ、もって圧力損失の低減に寄与することができる。
【００１６】
また、上記課題を解決した本発明に係る伸縮風管は、可とう性を有する伸縮可能な風管本体を有し、風管本体を介して風管本体の一端から空気を導入する伸縮風管において、風管本体が、可とう性を有する伸縮可能な可とう風管を複数接続されて形成され、風管本体の開口形状を保形する複数の保形部材が、風管本体の伸縮方向に離間して伸縮風管に取り付けられており、保形部材が設けられた風管本体の外側に、風管変形防止用ベルトが、風管本体の伸縮方向に離間して複数設けられているものである。
【００１７】
本発明に係る伸縮風管においては、風管本体の伸縮方向に離間して複数の風管変形防止用ベルトが設けられている。このため、保形部材が捩れたり巻き上がったりすることを防止しているので、これらに起因する圧力損失の低減を防止することができる。したがって、風管の変形による閉塞を好適に防止することができる。
【００１８】
さらに、風管本体における空気の流れ方向の下流側に設けられる複数の風管変形防止用ベルトが、風管本体における空気の流れ方向の上流側に設けられる複数の風管変形防止用ベルトよりも密に配置されている態様とするのが好適である。
【００１９】
風管本体における空気の流れ方向下流側は、上流側よりも風管本体に高い圧力が掛かっているので、変形しやすい状態にある。そこで、下流側に風管変形防止用ベルトを密に配置することにより、さらに好適に風管の変形を防止することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。
【００２１】
図１は、本発明に係る伸縮風管を示す図であり、（ａ）は伸縮風管が伸長した状態を示す側面図、（ｂ）は伸縮風管が収縮した状態を示す側面図、図２は、本発明に係る伸縮風管の要部斜視図、図３は、本発明に係る伸縮風管を設けたトンネルの正面図である。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態に係る伸縮風管１は、風管本体２を備えている。風管本体２は、ビニル製であり、可とう性を有し、伸縮可能な可とう風管３と、可とう風管３同士を接続する鋼製の接続管４と、を備えている。このうちの可とう風管３が伸縮することにより、風管本体２が伸縮するように構成されている。可とう風管３は、たとえば１０ｍから５０ｍの長さを有しており、この複数の可とう風管３をそれぞれ接続管４で接続することにより、たとえば伸長した状態で１ｋｍ程度の長さの伸縮風管１が形成される。これが収縮すると、たとえば４００ｍ程度の長さとなる。また、可とう風管３と接続管４との接続部分は、バンド部材４Ａで固定されて気密状態を維持するようにシールされている。
【００２３】
可とう風管３の内側には、図２にも示すように、本発明の保形部材である金属製または樹脂製のリング部材５が複数取り付けられている。これらの複数のリング部材５は、可とう風管３の伸縮方向（延在方向）に一定の間隔をおいて離間して取り付けられている。リング部材５は、非変形性（硬性）を有し、図示しない粘着シートの加熱粘着部によって表面側から可とう風管３の表面に固定されている。こうして、可とう風管３がつぶれてその通路が塞がれることがないように、それらの開口形状を保形し、開口形状を保っている。また、粘着テープにより、リング部材５および可とう風管３の劣化を防止している。
【００２４】
風管本体２の先端部（図１の左方端部）には、ベルマウス６が取り付けられている。トンネルＴ内における切羽Ｋの近傍における切羽作業領域などから発生した粉塵は、空気とともにベルマウス６を介して風管本体２の内部に導入される。また、風管本体２の後端部（基端部）には、集塵機７が取り付けられている。集塵機７は、図示しない送風機を備えており、この送風機を駆動させることにより、吸引力を発生し、風管本体２内に空気を風管本体２の先端部から後端部側に流すようになっている。そして、ベルマウス６を介して切羽作業領域の近傍で発生した塵埃が空気とともに吸引され、風管本体２を介して集塵機７に送られる。集塵機７は、送られてきた塵埃を集塵する。この集塵機７は、車両８に搭載されており、車両８を移動させることによって、集塵機７を移動させることができる。この集塵機７と伸縮風管１によって、トンネル内の換気装置が構成される。この伸縮風管１は、図３に示すように、トンネルＴにおける幅方向の中心位置よりもやや側方において、上部から吊設されている。
【００２５】
また、風管本体２の上方には、図４および図５にも示すように、伸縮駆動装置９が設けられている。伸縮駆動装置９は、トンネルＴの斜め上方位置に設けられた第１レール１０および第１レール１０の下方に設けられた第２レール１１を備えている。第１レール１０には、リング支持部材１２および下部トロッコ１３が設けられている。リング支持部材１２には、リング部材５が吊設されている。また、リング支持部材１２には、図示しない回転防止機構が設けられており、リング支持部材１２およびリング部材５の鉛直軸方回りの回転を防止している。リング支持部材１２にはリング部材５がすべてに設けられており、リング部材５には、リング支持部材１２に吊設されたものとリング支持部材１２には吊設されていないものとがある。リング支持部材１２に吊設されたリング部材５の数は、リング部材５の数全体の８０％である。このように、リング支持部材１２によって約８０％のリング部材５の回転を防止することにより、風管本体２のよじれなどを防止している。
【００２６】
リング支持部材１２は、ある程度の数が並んで設けられるが、所定間隔で風管本体２の延在方向に離間して配置され、それらの間に適宜の間隔ごとに下部トロッコ１３が設けられる。下部トロッコ１３は、図示しない駆動装置によって駆動され、第２レール１１上に載置されたローラ１４を有しており、ローラ１４が第２レール１１の上を走行することにより、風管本体２を全体的に伸縮させることができる。これらの下部トロッコ１３が所定の間隔を空けて等間隔で配置されていることから、風管本体２を収縮させる際に、風管本体２が全体的に均等に収縮するようになる。
【００２７】
また、第１レール１０は、上部トロッコ１５に吊持されている。上部トロッコ１５は、トンネルＴの上部に吊り下げられたターンバックル１６に吊設されている。さらに、上部トロッコ１５はローラ１７を有しており、ローラ１７を転動させることにより、第１レール１０と第２レール１１とをトンネルＴに対して相対的に移動させる。
【００２８】
また、接続管４の内部には、本発明の案内部材であるステイ２０が設けられている。ステイ２０は、図６に示すように、前後位置にそれぞれ４本の棒材２１を合計２組備えている。これらの棒材２１は、接続管４を正面視したときの円を一回り小さくした円の上に等間隔で配置されており、その長手方向が風管本体２の伸縮方向に沿うように配設されている。さらに、ステイ２０は、棒材２１を支持するフレーム部材２２を備えている。フレーム部材２２は、中央部に設けられた矩形部２２Ａと、この矩形部２２Ａの対角線上に配置され、矩形部２２Ａの角部をそれぞれ通り抜けて棒材２１にまで延在する略Ｘ字形状をなす十字部２２Ｂを備えている。この十字部２２Ｂによって棒材２１の折損等を防止するように、棒材２１を支持している。また、矩形部２２Ａおよび十字部２２Ｂは、いずれも風管本体２の伸縮方向から見て薄い形状の整流板によって形成されている。このため、風管本体２内における空気の流れを整流させて乱流を防ぐ機能を有している。この矩形部２２Ａおよび十字部２２Ｂを備えるフレーム部材２２は、接続管４の内側にも設けられ、１つの接続管４に合計３つのフレーム部材２２が設けられている。
【００２９】
さらに、棒材２１の先端部は、風管本体２の中央方向に向けてわずかに折曲した折曲部２１Ａとされている。この折曲部２１Ａが形成されていることにより、風管本体２が収縮したときに、可とう風管３の内側に棒材２１がスムーズに入るようになり、可とう風管３を接続管４に案内することが容易となる。
【００３０】
可とう風管３同士を接続する接続管４には、図６に示すステイ２０が用いられるが、風管本体２の両端に設けられる接続管４には、図７に示すステイ２５が用いられる。このステイ２５は、接続管４の一方側にのみ棒材２１が設けられているものであり、棒材２１およびフレーム部材２２の構成は、図６に示すステイ２０と同一のものである。この接続管４には、４本の棒材２１が１組と２つのフレーム部材２２とが設けられている。
【００３１】
また、図４および図５に示すように、可とう風管３におけるリング部材５が設けられている位置の一部の外側には、可とう風管３の変形を防止する風管変形防止用ベルト（以下「ベルト」という）３０が設けられている。ベルト３０は、図５に示すように、可とう風管３の径よりも一回り大きい径を有しており、可とう風管３とベルト３０との間には隙間が形成されている。また、ベルト３０に対応する位置のリング部材５とベルト３０とは、フランジ部材３１によって上部で固定され、また図示しない固定部材によって下部で固定されており、ベルト３０に対応するリング部材５は、ベルト３０とともに移動する。
【００３２】
さらに、図１に示すように、ベルト３０は、風管本体２の伸縮方向に離間して複数設けられている。このベルト３０は、風管本体２の内部を流れる空気の流れ方向下流側の方が、上流側よりも密となるように配置されている。具体的には、空気の流れの最も下流側である集塵機７が設けられている側ではベルト３０が密に配置されており、接続管４，４の間に４つのベルト３０が設けられている。一方、空気の流れのもっとも上流側であるベルマウス６が設けられている側の接続管４，４の間には、２つのベルト３０が設けられている。２つの接続管４，４の間には、同じ長さの可とう風管３が設けられているので、空気の流れ方向下流側に設けられるベルト３０が、上流側に設けられるベルト３０よりも密に配置されることになる。
【００３３】
以上の構成を有する本発明に係る伸縮風管１の動作について説明する。
【００３４】
トンネルＴの掘削作業を行う際には、切羽Ｋの近傍における切羽作業領域で大量の粉塵等が発生する。この粉塵等を集塵機７に設けられた送風機により、伸縮風管１を介して吸気圧をかけて吸引し、除塵して換気を行う。いま、トンネルＴの掘削が進んで、切羽Ｋが車両８から遠い位置にあるときには、図１（ａ）に示すように、伸縮風管１における風管本体２を伸長させた状態で使用する。
【００３５】
ここで、風管本体２は、複数のリング部材５によって保形されているので、負圧による閉口が防止され、開口形状を維持することができる。また、風管本体２が伸長した状態にあるときには、風管本体２はその表面が緊張した状態にあるので、集塵機７の送風機によって空気を吸引する際に、圧力損失を小さなものとすることができる。
【００３６】
さらに、本実施形態に係る風管本体２には、リング部材５が設けられた外側にベルト３０が複数設けられている。風管本体２に設けられた複数のリング部材５に捩れや巻き上がりが生じると、風管本体２（可とう風管３）に変形が生じる。このような変形が生じると、風管本体２における圧力損失を増長させる原因となる。この点、本実施形態おいては、ベルト３０が設けられていることにより、リング部材５の捩れや巻き上がりなどを防止しており、これらに起因する圧力損失を低減することができる。特に、本実施形態に係る伸縮風管１では、風管本体２を流れる空気の下流側でベルト３０が密に配置され、上流側で粗に配置されている。このため、可とう風管３で比較的変形が起こりやすい空気の下流側で可とう風管３の変形を好適に防止することができる。
【００３７】
続いて、トンネルＴの掘削が進行して、伸縮風管１の先端部が切羽作業領域から遠くなると、車両８を切羽Ｋの方向に移動させる。そして、なるべく車両８の移動回数を少なくするために、車両８を切羽Ｋに近づけ、図１（ｂ）に示すように、伸縮風管１を収縮させた状態で換気を行う。そして、トンネルＴの掘削が進むにつれて、伸縮風管１を徐々に伸長させて、車両８を移動させることなく換気を行うようにする。
【００３８】
ここで、風管本体２を収縮させると、接続管４に設けられたステイ２０の棒材２１に可とう風管３が畳まれて、可とう風管３の内部に棒材２１が入り込んで、可とう風管３が接続管４の方向に案内される。このとき、棒材２１の先端部には、折曲部２１Ａが形成されているので、棒材２１が可とう風管３の内部にスムーズに入り込み、可とう風管３を損傷させないようにすることができる。
【００３９】
また、本実施形態に係る風管本体２では、可とう風管３が非変形性の接続管４によって接続されている。可とう風管３は、可とう性を有することから、収縮することによって変形しようとするが、可とう風管３が非変形性の接続管４で接続されていることから、変形しようとする可とう風管３自体の長さが短いので、可とう風管３の変形を抑制することができる。したがって、風管本体２全体としての変形を抑制することができるので、風管本体２の変形に起因する閉塞を防止することができる。また、風管本体２が弛むと、風管本体２内で乱流が生じて圧力損失の増加につながる。これに対して、本実施形態に係る風管本体２では、可とう風管３が弛もうとしても、非変形性の接続管４で可とう風管３が接続されていることから、可とう風管３の弛みが抑制される。したがって、風管本体２の弛みに起因する圧力損失の増加を防止することができる。
【００４０】
ところで、たとえば風管本体における可とう風管の接続部位の内部に小径の内管を設け、風管本体２が収縮した際には、この内管が連続して風管を形成するようにすれば、弛みによる乱流が生じず、圧力損失の低減に寄与するものとなる。ところが、このように内管を設ける態様とすると、風管本体の容積が低減し、圧力損失を増長させる原因となりかねない。その点、本実施形態に係る伸縮風管１では、可とう風管３を単に接続管４に接続するだけであるので、風管本体２内の容積を低減させないようにすることができる。また、風管本体２を収縮させる際に、接続管４に設けられたステイ２０を用いているが、ステイ２０は、棒材２１と整流板からなるフレーム部材２２より構成されているので、風管本体２内の容積をほとんど減少させないようにすることができる。また、整流板であるフレーム部材２２の作用により、風管本体２内における乱流を防止し、を空気がスムーズに流れるようにすることができるので、圧力損失をさらに低減することができる。
【００４１】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では、ステイ２０の棒材２１を４本で１組としているが、これを３本あるいは５本以上とすることができる。また、上記実施形態では、トンネルの入り口側に設けた吸引式の集塵機を用いているが、切羽側に送風機を設けた形式の集塵排気方式にも対応させることができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、風管に空気を流す際に、風管の変形による閉塞を好適に防止することができる伸縮風管を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る伸縮風管を示す図であり、（ａ）は伸縮風管が伸長した状態を示す側面図、（ｂ）は伸縮風管が収縮した状態を示す側面図である。
【図２】本発明に係る伸縮風管の要部斜視図である。
【図３】本発明に係る伸縮風管を設けたトンネルの正面図である。
【図４】本発明に係る伸縮風管の拡大側断面図である。
【図５】本発明に係る伸縮風管の拡大正断面図である。
【図６】接続管の斜視図である。
【図７】風管本体の端部に用いる接続管の斜視図である。
【符号の説明】
１…伸縮風管
２…風管本体
３…可とう風管
４…接続管
５…リング部材
６…ベルマウス
７…集塵機
８…車両
９…伸縮駆動装置
１０…第１レール
１１…第２レール
１２…リング支持部材
１３…下部トロッコ
１４…ローラ
１５…上部トロッコ
１６…ターンバックル
１７…ローラ
２０，２５…ステイ
２１…棒材
２２…フレーム部材
３０…ベルト
３１…フランジ部材
Ｋ…切羽
Ｔ…トンネル

Claims

可とう性を有する伸縮可能な風管本体を有し、前記風管本体を介して前記風管本体の一端から空気を導入する伸縮風管において、
前記風管本体が、可とう性を有する伸縮可能な複数の可とう風管と、前記可とう風管同士を接続する非変形性を有する接続管と、を備えることを特徴とする伸縮風管。
前記接続管が鋼管である請求項１に記載の伸縮風管。
前記風管本体の開口形状を保形する複数の保形部材が、前記風管本体の伸縮方向に離間して前記伸縮風管に取り付けられている請求項１または請求項２に記載の伸縮風管。
収縮した前記可とう風管を前記接続管に案内する案内部材が前記接続管に設けられている請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の伸縮風管。
前記案内部材が、前記接続管の外周部に沿って離間し、かつそれぞれ前記風管本体の伸縮方向に沿って配置された複数の棒材を備える請求項４に記載の伸縮風管。
前記棒材の先端部が、前記風管本体の中心方向を向いて折曲している請求項５に記載の伸縮風管。
前記案内部材が、前記棒材を支持するフレーム部材を備え、
前記フレーム部材が、前記風管本体内を流れる空気を整流する整流板である請求項５または請求項６に記載の伸縮風管
可とう性を有する伸縮可能な風管本体を有し、前記風管本体を介して前記風管本体の一端から空気を導入する伸縮風管において、
前記風管本体が、可とう性を有する伸縮可能な可とう風管を複数接続されて形成され、
前記風管本体の開口形状を保形する複数の保形部材が、前記風管本体の伸縮方向に離間して前記伸縮風管に取り付けられており、
前記保形部材が設けられた前記風管本体の外側に、風管変形防止用ベルトが、前記風管本体の伸縮方向に離間して複数設けられていることを特徴とする伸縮風管。
前記風管本体における空気の流れ方向の下流側に設けられる複数の風管変形防止用ベルトが、前記風管本体における空気の流れ方向の上流側に設けられる複数の風管変形防止用ベルトよりも密に配置されている請求項８に記載の伸縮風管。