JP2012017640A - トンネル工程に用いる通風システム - Google Patents

Abstract

【課題】トンネル工程に用いる通風システムを提供する。
【解決手段】
本発明が提供するトンネル工程に用いる通風システムは、少なくとも１つの第１シャフト及び少なくとも１つの第２シャフトを含むトンネルに応用する。トンネル工程に用いる通風システムは、集熱設備と、冷却設備と、少なくとも１つの管路システムと、含む。管路システムは、第１、第２シャフト内部に捲き付く。第１シャフト内の温度を上昇すると同時に、第２シャフト内の温度を低下させ、外部の空気を第１、第２シャフトを介して自然対流をトンネル内に導入し、トンネル内部の温度低減及び換気の目的を達成し、トンネル内部の温度を維持する。また、通風システムは、低電力消耗且つコストが廉価で、通風システムを多点設置する必要がある長距離トンネル工程に適合する。
【選択図】図４

Description

本発明は、トンネル工程に用いる通風システムに関し、特に、熱駆動冷却機制に応用するトンネル工程に用いる通風システムに関する。

社会経済の飛躍に伴い、人口密度の高い台湾の電力に対する依頼は、言うまでもなく、そのうち、都会及び科学技術発展地域の電力に対する要求は、顕著である。従って、オーバーヘッド式の高圧電気ケーブルは、伝送電力という重大な責任を負担しているが、都市環境をメンテナンスし、オーバーヘッド式の高圧電気ケーブルが地震又は台風を受け損傷することを避けるため、高圧電気ケーブルを地下化する必要がある。

但し、高圧電気ケーブルの地下化は、コストが崇高である以外に、その生成するヒートシンクの問題も大きな課題であり、高圧電気ケーブルの地下化は、トンネル中に構築する必要があるが、トンネル地震には空気が流通しないという問題が既に存在し、更に、高圧電気ケーブルは、送電時間の増加に伴い熱も多くなり、電気ケーブル内の銅芯が損壊し易くなるだけでなく、電気ケーブルの送電効率が大幅に低下するので、電気ケーブルの送電効率を維持するため、トンネルの温度を３７度程度に保持する必要がある。

また、高圧電気ケーブルシステムの地下化は、空気が流通しないことによるヒートシンク問題以外に、去らん、密閉空間の通風不良により酸欠又は有害ガス発生の問題が存在するので、メンテナンス人員がトンネルに進入する前に更に慎重にトンネル内の換気作業を行なう必要がある。

公知技術の多くが空調又はファンを上記ヒートシンク及び換気の問題に用いている。しかしながら、空調又はファンは、何れも別途大量の電力を消費し、予期する効果を達成することができるので、省電の精神に適合していない。更に、トンネル内の洪水時、トンネル内の電気設備は、何れも損壊、更には使用できないことがある。また、電気設備は、相対して全体の高圧電気ケーブルシステムのメンテナンスの困難度を高める。

従って、トンネル内に電気機器を設置することは、実際には、知能的でなく、且つ空調又はファンを利用した強制的な気流流動によりトンネル工程のヒートシンク及び換気の問題を改善することは、返ってより多くの電力を消費している。

特開２００７−３０８９０２号公報

本発明の目的は、トンネル工程に用いる通風システムを提供し、自然の対流を利用し、室外からトンネル内に空気を進入させ、換気又は温度低減を達成することである。

本発明の目的は、トンネル工程に用いる通風システムを提供し、加熱シャフト内の温度により、対流効果を向上することである。

本発明の目的は、トンネル工程に用いる通風システムを提供し、非電熱型集熱設備により収集した熱エネルギーを駆動エネルギー源とし、吸着式又は吸収式冷却設備を組み合わせ、シャフト内に加熱及び冷却螺旋管を設置し、全体の通風システムが動力部材を有さず、操作が容易で、低ノイズで、低エネルギー消費で、使用期限が長く、コストが廉価である特長を有し、長距離且つ多点に通風システムを設置する必要があるトンネル工程に適合する。

上記の効果を達成する為、本発明が提供するトンネル工程に用いる通風システムは、少なくとも１つの第１シャフト及び少なくとも１つの第２シャフトを含むトンネルに応用し、それは、熱エネルギーを収集することに用いる集熱設備と、少なくとも１つの管路システムと、含み、そのうち各管路システムは、集熱設備に接続する第１ポンプと、第１ポンプに連通し、ループを形成する第１管路と、を含み、第１管路部分は、第１シャフト内部に捲き付き、第１シャフト内に加熱螺旋管を形成する。

上記の効果を達成する為、本発明が提供するトンネル工程に用いる通風システムは、少なくとも１つの第１シャフト及び少なくとも１つの第２シャフトを含むトンネルに応用し、それは、熱エネルギーを収集することに用いる集熱設備と、冷却することに用い、集熱設備に接続する冷却機と、冷却機に連結する冷却タンクと、を含む冷却設備と、少なくとも１つの管路システムと、含み、そのうち各管路システムは、集熱設備に接続する第１ポンプと、第１ポンプに連通し、ループを形成する第１管路と、冷却機に接続する第２ポンプと、第２ポンプに連通し、ループを形成する第２管路と、を含み、第１管路部分は、第１シャフト内部に捲き付き、第１シャフト内に加熱螺旋管を形成し、第２管路部分は、第２シャフト内部に捲き付き、第２シャフト内に冷却螺旋管を形成する。

本発明の実施により、少なくとも以下の効果を達成することができる：
一、 シャフト内の温度を向上することにより、自然対流を介して換気又は放熱の効果を達成することができる。
二、 全体の通風システムが動力部材を有さず、且つ駆動エネルギー源が非電熱型エネルギー源であり、通風システムのエネルギー消耗を低減し、使用寿命が長く、コストが廉価であり、トンネル工程中に多点設置することに適合する。

本発明の第1実施例のトンネル工程に用いる通風システムの説明図である。 本発明の実施例の螺旋管の説明図である。 本発明の第1実施例のトンネル工程に用いる通風システムの動作説明図である。 本発明の第２実施例のトンネル工程に用いる通風システムの説明図である。 本発明の第２実施例のトンネル工程に用いる通風システムの動作説明図である。 本発明の第２実施例のトンネル工程に用いる通風システムの動作説明図である。

図１は、本発明の第１実施例のトンネル工程に用いる通風システム１００の説明図である。図２は、本発明の実施例の螺旋管の説明図である。図３は、本発明の第1実施例のトンネル工程に用いる通風システム１００の動作説明図である。図４は、本発明の第２実施例のトンネル工程に用いる通風システム１００の説明図である。図５及び図６は、本発明の第２実施例のトンネル工程に用いる通風システム１００の動作説明図である。

図１に示すように、本発明の第１実施例は、トンネル工程に用いる通風システム１００であり、それは、集熱設備１０と、少なくとも１つの管路システム２０と、を含む。

本実施例の通風システム１００は、少なくとも１つのシャフト１０２及び少なくとも１つの第２シャフト１０３を含むトンネル１０１に応用することができ、そのうち、集熱設備１０は、熱エネルギーを収集することに用い、管路システム２０の設置と組み合わせ、第１シャフト１０２の温度を向上し、第１シャフト１０２の煙突効果を促進し、トンネル１０１の内部気流と外部気流を迅速に対流させることができる。

集熱設備１０が収集する熱エネルギーは、全体の通風システム１００の主要なエネルギー源であるが、熱エネルギーは、太陽エネルギー、地熱エネルギー、燃焼ガス熱エネルギー又は廃熱であることができ、非電熱型に属する熱エネルギーは、何れも集熱設備１０が収集する熱エネルギー源とすることができる。

そのうち、集熱設備１０は、集熱器１１と、熱交換器１２と、を含むことができる。本実施例は、太陽エネルギーを熱エネルギーとすることを例とし、集熱器１１は、太陽エネルギー集熱板であるか、太陽エネルギー真空集熱管が太陽エネルギー輻射エネルギー量を吸収し、且つ集熱器１１は、熱交換器１２に接続し、熱交換器１２を介して、熱エネルギーを熱伝導媒質形態で蓄積される。また、水は、高蒸発潜熱、高安定度及び無毒性の特長を有するので、本実施例中、水を熱伝導媒質とする。

各管路システム２０は、第１ポンプ２１と、第１管路２２と、を含む。第１ポンプ２１は、集熱設備１０及び第１管路２２の間に接続し、第１ポンプ２１を介して集熱設備１０が発生する熱水を第１管路２２内に打ち込む。更に、熱水の第１管路２２への安定した入力を確保する為、集熱設備１０は、第１蓄積槽１３を含むことができ、集熱設備１０が発生する熱水を蓄積することに用いる。従って、第１蓄積槽１３は、蓄熱装置であり、且つ第１蓄積槽１３は、熱交換器１２及び第１ポンプの間に接続する。

図２に示すように、第１管路２２の管路部分は、第１シャフト１０２内部に捲き付き、第１シャフト１０２内に加熱螺旋管２２ａを形成し、且つ第１管路２２及び第１ポンプ２１は、ループを連通形成する（図１を同時に参照する）。そのうち、加熱螺旋管２２ａは、金属又は非金属製品であることができ、加熱螺旋管２２ａの設計は、第１シャフト１０２内の空気を向上することに用い、第１シャフト１０２内の煙突効果を加速する。また、煙突効果は、熱気の上昇により冷気を下降する原理を指し、垂直通風管内部の空気の自然対流の現象を強化する。これにより、加熱螺旋管２２ａを介して第１シャフト１０２内の煙突効果を加速することができ、冷気を第２シャフト１０３からトンネル１０１に進入させ、通風換気の効果を達成する。

図３に示すように、図中の点線矢印は、熱水の加熱螺旋管２２ａ内の流れであり、白色矢印は、ガスの流れである。第１シャフト１０２は、加熱螺旋管２２ａ内で熱水を導入し、第１シャフト１０２内部の空気の温度を向上し、内部ガス圧力を上昇し、空気を上向きに逃がし、トンネル１０１内の空気をトンネル１０１から導出し、トンネル１０１内部の空気が第１シャフト１０２により外界に排出されことにより、トンネル１０１内の圧力が相対して減少し、外部の吸気が第２シャフト１０３を介してトンネル１０１内に流入し、完全なガス循環過程を形成する。

第１実施例は、第１シャフト１０２内の加熱螺旋管２２ａにより煙突効果の発生を誘発し、第１シャフト１０２を経由して排気し、自然対流を介して第２シャフト１０３に吸気を行い、通風換気の効果を達成する。また、集熱設備１０の収集した熱エネルギーを有効使用するため、熱駆動式冷却機制を再導入することができ、トンネル１０１内の温度を効率的に維持することができる。

図４に示すように、本発明の第２実施例は、トンネル１０１工程に用いる通風システム１００であり、それは、集熱設備１０と、冷却設備３０と、少なくとも１つの管路システム２０’と、を含む。

第２実施例の通風システム１００’は、同様に少なくとも１つの第１シャフト１０２および少なくとも１つの第２シャフト１０３を含むトンネル１０１に応用され、集熱設備１０の用途は、熱エネルギーの収集に用いるものであり、但し、この熱エネルギーは、更に冷却設備３０を駆動し、冷却設備３０に冷水を発生させ、精巧な管路システム２０’を組み合わせ、第１シャフト１０２及び第２シャフト１０３の自然対流の効率を加速でき、トンネル１０１内部気流及び外部気流に対流を行なわせることができるだけでなく、更に換気及び温度低減の目的を達成することができる。

冷却設備３０は、冷水を製造並びに発生することに用い、そのうち、冷却設備３０は、冷却機３１と、冷却タンク３２と、を含む。冷却機３１は、集熱設備１０に接続し、集熱設備１０の集熱器１１を介して熱エネルギーを収集し、熱交換器１２により熱エネルギーを熱水に変換し、熱水を冷却機３１の駆動に必要な熱水源とすることができ、冷却タンク３２は、冷却機３１に接続し、冷却機３１の冷水源とする。

集熱設備１０及び冷却設備３０の設置に合わせるため、管路システム２０’は、第１ポンプ２１と、第１管路２２と、第２ポンプ２３と、第２管路２４と、含む。そのうち、第１ポンプ２１は、集熱設備１０の第１蓄積槽１３に接続するが、熱交換器１２に直接接続し、第２ポンプ２３は、冷却設備３０の冷却機３１に接続し、第１ポンプ２１及び第２ポンプ２３は、それぞれ熱水及び冷水を第１管路２２及び第２管路２４内に打ち込む。同様に、安定した冷水源を提供する為、冷却設備３０は、第２蓄積槽３３を更に含むことができ、冷却設備３０の冷却機３１及び第２ポンプの間に接続し、冷却設備３０が発生する冷水を蓄積するので、第２蓄積槽３３を蓄冷装置とする。

図２及び図４に示すように、一部の第１管路２２は、第１シャフト１０２内に加熱螺旋管２２ａを形成する以外に、第２管路２４及び第２ポンプ２３が同様に連通してループを形成し、且つ第２管路２４は、同様に管路部分が第２シャフト１０３内に捲き付き冷却螺旋管２４ａを形成し、且つ冷却螺旋管２４ａは、金属又は非金属製品であることができる。

トンネル工程の通風システム１００’は、異なる状況に応じて、条件に合わせて最も省電の状況で作動できる。図５に示すように、点線の矢印は、熱水の加熱螺旋管２２ａ内の流れであり、白色矢印は、ガスの流れである。室外温度が低い時、トンネル工程内部のヒートシンクの要求は、相対して低いので、集熱設備１０が収集した熱エネルギーが発生する熱水により第１シャフト１０２内の空気を加熱する必要だけあり、煙突効果を誘発し、排気速度を加速し、外部の冷気を第２シャフト１０３を介して自然導入させ、トンネル１０１内の温度を維持することができ、トンネル１０１内の電気ケーブルの送電効率を維持し、第１シャフト１０２は、排気の用途とし、排気シャフトと称することもできる。

図６に示すように、点線の矢印は、熱水の加熱螺旋管２２ａ及び冷水の冷却螺旋管２４ａ内の流れであり、白色矢印は、ガスの流れである。外界の温度が高すぎる場合、集熱設備１０は、比較的高い変換効率を有することができ、冷却設備３０の動作を駆動し、冷水を発生し、冷水を冷却螺旋管２４ａに通入し、第２シャフト１０３内の空気の温度を低減し、自然対流の発生を加速する。冷気が下降する原理に基づき、外部気流が第２シャフト１０３からトンネル１０１に流入され、気流の吸気を形成するので、第２シャフト１０３は、吸気シャフトと称する。

外界の温度が高くなるに伴い、螺旋管２２ａ，２４ａ内部の熱水がより熱く、冷水がより冷たくなり、且つ同時に第１シャフト１０２内の空気温度を上昇させ、第２シャフト１０３内の空気温度を下降し、煙突効果が起こす空気対流効果がより顕著で強化され、トンネル１０１内の通風効果を向上し、換気を行なう時、第１シャフト１０２の加熱及び第２シャフト１０３の冷却を同時に行い、空気の自然対流に換気の目的を達成させる。

本実施例の熱駆動式冷却機制を組み合わせた通風システム１００’は、その低電力消耗でコストが廉価な特性により、通風システム１００、１００’を多点設置する必要があるトンネル工程又は共同管路に非常に適合する。

なお、本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない均等の範囲内で各種の変動や潤色を加えることができることは勿論である。

１００，１００’ 通風システム
１０１ トンネル
１０２ 第1シャフト
１０３ 第２シャフト
１０ 集熱設備
１１ 集熱器
１２ 熱交換器
１３ 第1蓄積槽
２０，２０’ 管路システム
２１ 第１ポンプ
２２ 第１管路
２２ａ 加熱螺旋管
２３ 第２ポンプ
２４ 第２管路
２４ａ 冷却螺旋管路
３０ 冷却設備
３１ 冷却機
３２ 冷却タンク
３３ 第２蓄積槽

Claims (13)

1. 少なくとも１つの第１シャフト及び少なくとも１つの第２シャフトを含むトンネルに応用し、
   熱エネルギーを収集することに用いる集熱設備と、
   少なくとも１つの管路システムと、含み、該管路システムは、
   該集熱設備に接続する第１ポンプと、
   該第１ポンプに連通し、ループを形成する第１管路と、
   を含み、該第１管路部分は、該第１シャフト内部に捲き付き、該第１シャフト内に加熱螺旋管を形成するトンネル工程に用いる通風システム。
2. 前記集熱設備は、
   集熱器と、
   該集熱器及び該第１ポンプの間に接続する熱交換器と、
   を含む請求項１に記載のトンネル工程に用いる通風システム。
3. 前記集熱設備は、更に蓄熱装置であり且つ該熱交換器及び該第１ポンプの間にそれぞれ接続する第１蓄積槽を含む請求項２に記載のトンネル工程に用いる通風システム。
4. 前記集熱器が収集する熱エネルギーは、非電熱型の熱エネルギーである請求項３に記載のトンネル工程に用いる通風システム。
5. 前記非電熱型の熱エネルギーは、太陽エネルギー、地熱エネルギー、燃焼ガス熱エネルギー又は廃熱である請求項４に記載のトンネル工程に用いる通風システム。
6. 少なくとも１つの第１シャフト及び少なくとも１つの第２シャフトを含むトンネルに応用し、
   熱エネルギーを収集することに用いる集熱設備と、
   冷却することに用い、
   該集熱設備に接続する冷却機と、
   該冷却機に連結する冷却タンクと、
   を含む冷却設備と、
   少なくとも１つの管路システムと、含み、
   該管路システムは、
   該集熱設備に接続する第１ポンプと、
   該第１ポンプに連通し、ループを形成する第１管路と、
   該冷却機に接続する第２ポンプと、
   該第２ポンプに連通し、ループを形成する第２管路と、
   を含み、該第１管路部分は、該第１シャフト内部に捲き付き、該第１シャフト内に加熱螺旋管を形成し、該第２管路部分は、該第２シャフト内部に捲き付き、該第２シャフト内に冷却螺旋管を形成するトンネル工程に用いる通風システム。
7. 前記集熱設備は、
   集熱器と、
   該集熱器及び第１ポンプの間に接続する熱交換器と、
   を含む請求項６記載のトンネル工程に用いる通風システム。
8. 前記集熱設備は、更に蓄熱装置であり且つ該熱交換器、該冷却機及び該第１ポンプの間に接続する第１蓄積槽を含む請求項７に記載のトンネル工程に用いる通風システム。
9. 前記冷却設備は、更に冷却装置であり且つ該冷却機及び該第２ポンプの間に接続する第２蓄積槽を含む請求項８に記載のトンネル工程に用いる通風システム。
10. 前記冷却機は、熱駆動式冷却機である請求項９に記載のトンネル工程に用いる通風システム。
11. 前記冷却機は、吸着式冷却機又は吸収式冷却機である請求項１０に記載のトンネル工程に用いる通風システム。
12. 前記集熱器が収集する熱エネルギーは、非電熱型の熱エネルギーである請求項７に記載のトンネル工程に用いる通風システム。
13. 前記非電熱型の熱エネルギーは、太陽エネルギー、地熱エネルギー、燃焼ガス熱エネルギー又は廃熱である請求項１２に記載のトンネル工程に用いる通風システム。

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