JP2012506514A - 改良型のトンネル換気装置 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図18
Description
T=mVjηjcos(θ) (式1)
ここで
T=エアージェットからトンネル空気に与えられるスラスト[ニュートン]
m=エアージェットの質量流量[キログラム毎秒]
Vj=エアージェットの速度[メートル毎秒]
ηj=設置効率[無次元]
θ=ジェットとトンネル軸線との間の角度[ラジアン]
上記の式において、設置効率ηjは、複数の空力パラメータの関数に従い、スラストを減少させる(ηj<、1)かまたは増大させる(ηj>1)ことができる。トンネル下面または床面に沿ったジェットの摩擦のような非可逆過程によって、典型的に1を下回る値への、設置効率の低下が生じる。しかしながら、それは(非特許文献1)の中で、不均一トンネル速度プロファイルが1より上の設置効率の値(上述した論文内に『運動量交換係数』と呼ばれた)に至ることができることが報告された。
T=m(Vj−VT)ηjcos(θ) (式2)
ここで
T=ジェットからトンネル空気に与えられるスラスト[ニュートン]
m=エアージェットの質量流量[キログラム毎秒]
Vj=エアージェットの速度[メートル毎秒]
VT=トンネル空気の速度[メートル毎秒]
ηj=設置効率[無次元]
θ=ジェットとトンネル軸線との間の角度[ラジアン]
換気流を発生させるためのファンまたは複数ファンと、
ノズルの貫通孔の長手方向軸線がファンまたは複数ファンの回転軸線に概ね平行であるように、ファンまたは複数ファンに連結される貫通孔を有するノズルと、を備えるファンアセンブリであって、
このファンまたは複数ファンによって生成される換気流が、換気されるべきトンネルに入るためにアセンブリを出る前にノズルの貫通孔を貫通するように、配置されるか配置可能なアセンブリを備え、そして、
換気流の速度を、ファンまたは複数ファンによってファンまたは複数ファンでの流れに与えられる第1の速度から、トンネルへのノズル放出での第2のより高い速度に増大するために、それがトンネルへの放出の前にファンロータからノズルを通して通過するにつれて、ノズルが、使用中にファンまたは複数ファンからの換気流を加速するように働くように、ノズルの貫通孔の断面積がファンまたは複数ファンから離れる方向に減少する、ことを特徴とする装置が提供される。
ΔP=1/2・ρVj 2 (式3)
でおよそ与えられ、ここで、
ΔP=ノズルを横切る圧力降下[パスカル]
ρ=空気の密度[m3あたりキログラム]
Vj=ノズル放出でのエアージェットの速度[メートル毎秒]
式3の主要な近似化はノズルの内表面上の表面摩擦抗力の軽視を関連づけ、それは通常比較的小さな量の表面摩擦に起因する合理的な仮説である。
トンネル内に設置されるファンまたは複数ファンを使用してトンネルの全長に沿って換気流を生成するステップと、
換気流がトンネルに入る前に、ファンまたは複数ファンに連結されて、ファンまたは複数ファンと概ね平行して取り付けられるノズルの貫通孔を通してファンまたは複数ファンからの換気流を通すステップであって、その断面積がファンまたは複数ファンから離れる方向に減少するように、ノズルの貫通孔が形状化され、それによって、ノズルはそれがトンネルに入る前に、ファンまたは複数ファンによってファンまたは複数ファンでの流れに与えられる第1の速度からトンネルへのノズル放出での第2のより高い速度に、換気流の速度を増大するためにファンまたは複数ファンからの換気流を加速するステップと、を含む方法が提供される。
トンネル内に設置されて、かつ使用中にトンネルに沿って換気流を生成することが可能なよう配置される1台以上のファンアセンブリであって、
そして、トンネルに取り付けられるこのファンアセンブリの少なくとも1台が、
換気流を生成するためのファンまたは複数ファンと、
ノズルの貫通孔の長手方向の軸線がファンまたは複数ファンの回転軸線に概ね平行であるように、ファンまたは複数ファンに連結される貫通孔を有するノズルと、を備え、
このファンまたは複数ファンによって生成される換気流が、換気されるべきトンネルに入るためにアセンブリを出る前にノズルの貫通孔を貫通するように、配置されるか配置可能な、ファンアセンブリを備え、そして、
換気流の速度を、ファンまたは複数ファンによってファンまたは複数ファンでの流れに与えられる第1の速度から、トンネルへのノズル放出での第2のより高い速度に、増大するために、それがトンネルへの放出の前にファンロータからノズルを通して通過するにつれて、ノズルが、使用中にファンまたは複数ファンからの換気流を加速するように働くように、ノズルの貫通孔の断面積がファンまたは複数ファンから離れる方向に減少する、ことを特徴とするトンネル換気システムが提供される。
換気流を生成するための、かつファン配管に取り囲まれるファンまたは複数ファンと、
ノズルの貫通孔の長手方向の軸線がファンまたは複数ファンの回転軸線に概ね平行であるように、ファンまたは複数ファンに連結される貫通孔を有するノズルと、を備えるファンアセンブリであって、
このファンまたは複数ファンによって生成される換気流が、換気されるべきトンネルに入るためにアセンブリを出る前にノズルの貫通孔を貫通するように、配置されるか配置可能なアセンブリを備え、そして、
ノズルの貫通孔の断面積がファンまたは複数ファンから離れる方向に、ファンのロータの、または複数のファンがあるところで、複数ファンの複数ロータの位置で、配管の断面積未満である断面積まで減少することを特徴とする装置が提供される。
ノズルの貫通孔の長手方向軸線がファンまたは複数ファンの回転軸線に概ね平行であるように、ファンまたは複数ファンの片側で連結される貫通孔を有する第1のノズルと、
ノズルの貫通孔の長手方向軸線がファンまたは複数ファンの回転軸線に概ね平行であるように、ファンまたは複数ファンの反対側で連結される貫通孔を有する第2のノズルと、を備え、
このアセンブリが
1つの方向のファンまたは複数ファンによって生成される換気流が、換気されるべきトンネルに入るためにこのアセンブリを出る前に第1のノズルの貫通孔を貫通するように、かつ、
反対方向のファンまたは複数ファンによって生成される換気流が、換気されるべきトンネルに入るためにアセンブリを出る前に第2のノズルの貫通孔を貫通するように、配置されるかまたは配置可能であり、
換気流の速度を、ファンまたは複数ファンによってファンまたは複数ファンでの流れに与えられる第1の速度から、トンネルへのノズル放出での第2のより高い速度に増大するために、それがトンネルへの放出の前にファンロータからノズルを通して通過するにつれて、ノズルが、使用中にファンまたは複数ファンからの換気流を加速するように働くように各ノズルの貫通孔の断面積が、ファンまたは複数ファンから離れる方向に減少し、および/または
各ノズルの貫通孔の断面積が、ファンのロータの、または、複数のファンがあるところで複数ファンの複数ロータの、位置で、配管の断面積未満の断面積までファンまたは複数ファンから離れる方向に減少することを特徴とする。
その断面積が貫通孔に沿った一方向へ減少する貫通孔を有するノズルを、その方向のノズルを通しての流れがノズルによって加速されるように、ファンまたは複数ファンに連結し、
ノズルの貫通孔の長手方向の軸線が、ファンまたは複数ファンの回転軸線と概ね平行であり、
ファンまたは複数ファンによって生成される換気流が、換気されるべきトンネルに入るためにアセンブリを出る前にノズルの貫通孔を貫通するように、この連結されたファンおよびノズルアセンブリが配置されるか配置可能であるようにし、かつ、
換気流の速度を、ファンまたは複数ファンによってファンまたは複数ファンでの流れに与えられる第1の速度から、トンネルへのノズル放出での第2のより高い速度に増大するために、それがトンネルへの放出の前にファンロータからノズルを通して通過するにつれて、ノズルが、使用中にファンまたは複数ファンからの換気流を加速するように働くようにノズルの貫通孔の断面積がファンまたは複数ファンから離れる方向に減少するようにする、ステップを含む。
ファンまたは複数ファンに、その方向のノズルを通しての流れがノズルによって加速されるように、ファンのロータのまたは複数のファンがあるところで複数ファンの複数ロータの位置で、その断面積がファン配管の断面積未満である断面積まで、貫通孔に沿って一方向へ減少する貫通孔を有する、ノズルを連結し、
ノズルの貫通孔の長手方向軸線が、ファンまたは複数ファンの回転軸線と概ね平行であり、
ファンまたは複数ファンによって生成される換気流が換気されるべきトンネルに入るためにアセンブリを出る前にノズルの貫通孔を貫通するように、この連結されたファンおよびノズルアセンブリが配置されるか配置可能であるようにし、かつ
ノズルの貫通孔の断面積がファンまたは複数ファンから離れる方向に減少するようにする、ステップを含む。
その断面積が、その方向のノズルを通しての流れがノズルによって加速されるように貫通孔に沿って一方向に減少する貫通孔、を備える。
−∂P/∂V>2ρVj 2/V (式4)
を満たすのに十分に『急勾配』であるように構成され、ここで、
V=換気装置を通しての空気の体積流量[m3毎秒]
P=ファン静圧[パスカル]
Vj=エアージェットの速度[メートル毎秒]
ρ=空気(当該の流体)の密度[m3あたりキログラム]
以下を含む複数の単純化仮定が、上の式4の導出においてなされた:
・ノズルを通しての圧力降下は、全体的な風圧低下を支配すると仮定される。
・ジェット速度Vjは、トンネル風速VTより非常に大きいと仮定される。
・ファン特性(P−V曲線)は、関連した範囲内で線形と仮定される。
・ノズル内の表面摩擦は、小さいと仮定される。
・ノズルの取付けに起因する空力スラストの増大は、より少ないファンアセンブリが設置される必要があることを意味する。
・第1の組のファンアセンブリが通常2つの入口にあり、それは通常電源への最も近い点である。
・本発明はファンアセンブリからの放出でエアージェットがトンネル中心線の方へ下に向けられることを可能にし、および、高速空気が下流ファンアセンブリに採り入れられることはしたがって、ありそうもない。ジェットファン間の10トンネル水力直径を与えるデザインルールは、したがって、本発明によって緩和され、より短いケーブルランに至ることができる。
・ファンアセンブリ間の長手方向スペーシングに対する標準的なデザインルールが緩和されることができるので、火災に起因する複数のファンアセンブリへの潜在的損傷の問題がより重要になる。しかしながら、高温で動作させる(例えば2時間の間400°C)ように定格されるファンを指定することによって、1台のファンアセンブリでの火災によって下流ファンアセンブリの誤動作が生じないことを確実にするファンアセンブリ間の最小距離が、減少させられることができる。
ΔP=−1/2KinρVj 2 (式5)
ここで
Kin=入口損失流量係数(≒0.2から0.3)
吸込みノズルを通しての圧力降下は、したがって、放出ノズルを通して予想される値(式3)の約半分であると推定される。
−∂P/∂V>2(1+Kin)ρVj 2/V (式6)
を満たすのに十分に『急勾配』であるように構成される。
以下を含む複数の単純化仮定が、上の式6の導出においてなされた:
・吸気および排気ノズルを通しての圧力降下が、全体的な風圧低下を支配するとみなされる。
・ジェット速度Vjは、トンネル風速VTより非常に大きいと仮定される。
・ファン特性(P−V曲線)は、関連した範囲内で線形と仮定される。
・ノズル内の表面摩擦は、小さいと仮定される。
1 ベルマウス移行部
2 ファン
3 入口サイレンサ
4 ファンロータ
5 サイレンサ
6 ある角度をなす連絡管
7 先細ノズル
8 気流の方向
9 トンネル入口
10 トンネル下端
11 トンネル床面
12 トンネル中心線
13a、13b プリナム
14 開いたダンパ
15 閉じたダンパ
16 ローブ
17a、17b 楕円曲線
18 空気取入口プリナム
19 通行許容範囲
20 ファン中央体
21 ノズル後縁
22 空気経路
23 ノズル後縁の翼形中心線
24 ノズル排気口の中心線
25 ファンの中心線
26 ノズル角
27 トング/シェブロン
28 供給管
29 水ミストノズル
30 幾何学的スロート
31 ノズル貫通孔
32 ノズル表面角
33 ノズル収束角
34 支持ブラケット
35 入口案内翼
36 流れ角
Claims (25)
- トンネル内の換気を与えるトンネル内の設置のためのファンアセンブリであって、前記ファンアセンブリが、
換気流を発生させるためのファンまたは複数ファンと、
ノズルの貫通孔の長手方向の軸線が前記ファンまたは複数ファンの回転軸線に概ね平行であるように、前記ファンまたは複数ファンに連結される前記貫通孔を有する前記ノズルと、を備え、
前記アセンブリが前記ファンまたは複数ファンによって生成される換気流が、換気されるべきトンネルに入るために前記アセンブリを出る前に前記ノズルの貫通孔を貫通するように、配置されるか配置可能であり、そして、
前記換気流の速度を、前記ファンまたは複数ファンによって前記ファンまたは複数ファンでの前記流れに与えられる第1の速度から、前記トンネルへの前記ノズル放出での第2のより高い速度に、増大するために、それが前記トンネルへの放出の前に前記ファンロータから前記ノズルを通して通過するにつれて、前記ノズルが、使用中に前記ファンまたは複数ファンからの換気流を加速するように働くように、前記ノズルの貫通孔の断面積が前記ファンまたは複数ファンから離れる方向に減少する、ことを特徴とするファンアセンブリ。 - 前記ノズルの出口の中心線が、前記ノズルの入口の中心線と一致しない、ことを特徴とする請求項1のファンアセンブリ。
- 請求項1または2のいずれか1つのファンアセンブリであって、前記ファンまたは複数ファンが双方向に吹くことが可能であり、および、前記ファンアセンブリが、
そのノズルの貫通孔の前記長手方向の軸線が前記ファンまたは複数ファンの前記回転軸線に概ね平行であるように、前記ファンまたは複数ファンの反対側で連結される貫通孔を有する第2のノズル、を更に備え、
換気流の速度を、前記ファンまたは複数ファンによって前記ファンまたは複数ファンでの前記流れに与えられる第1の速度から、前記トンネルへの前記ノズル放出での第2のより高い速度に増大するために、それが前記トンネルへの放出の前に前記ファンロータから前記ノズルを通して通過するにつれて、前記ノズルが、使用中に前記ファンまたは複数ファンからの前記換気流を加速するように働くように前記第2のノズルの貫通孔の断面積が、前記ファンまたは複数ファンから離れる方向に減少し、および
前記アセンブリが、
1つの方向の前記ファンまたは複数ファンによって生成される換気流が、換気されるべきトンネルに入るために前記アセンブリを出る前に前記第1のノズルの貫通孔を貫通するように、かつ、
反対方向の前記ファンまたは複数ファンによって生成される換気流が、換気されるべきトンネルに入るために前記アセンブリを出る前に前記第2のノズルの貫通孔を貫通するように、配置されるかまたは配置可能である、ことを特徴とするファンアセンブリ。 - バイパス手段が、前記ノズルを迂回する前記ファンまたは複数ファンへの入口流を可能にするように各ノズルと前記ファンまたは複数ファンとの間に取り付けられる、ことを特徴とする請求項3のファンアセンブリ。
- 前記ファンアセンブリが、前記ファンまたは複数ファンの下流の前記換気流への火災抑制作用物の注入を可能にするための手段を含む、ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つのファンアセンブリ。
- トンネル換気システムであって、
トンネル内に設置されて、かつ使用中に前記トンネルに沿って換気流を生成することが可能なよう配置される1台以上のファンアセンブリを備え、
そして、前記トンネル内に設置される前記ファンアセンブリの少なくとも1台が、請求項1〜5のいずれか1つに記載のファンアセンブリを備える、ことを特徴とするシステム。 - 前記少なくとも1台のファンアセンブリが、前記ノズルからの前記流れが、前記トンネルの前記長手方向の軸線に対して最高15度の角度で前記トンネルの前記中心線の方へ向けられるように前記トンネル内に設置される、ことを特徴とする請求項6のトンネル換気システム。
- 請求項1ないし5のいずれか1つに記載の2台のファンアセンブリを更に備え、前記ファンアセンブリの1台が前記トンネルの各入口に設置される、請求項6または7のトンネル換気システム。
- トンネルを換気する一方法であって、
前記トンネル内に設置されるファンまたは複数ファンを使用して前記トンネルの全長に沿って換気流を生成するステップと、
前記換気流が前記トンネルに入る前に、前記ファンまたは複数ファンに連結されて、かつ前記ファンまたは複数ファンと概ね同軸的に取り付けられるノズルの貫通孔を通して前記ファンまたは複数ファンからの前記換気流を通すステップであって、前記換気流の速度を、前記ファンまたは複数ファンによって前記ファンまたは複数ファンでの前記流れに与えられる第1の速度から、前記トンネルへの前記ノズル放出での第2のより高い速度に、増大するために、それが前記トンネルへの放出の前に前記ファンロータから前記ノズルを通して通過するにつれて、前記ノズルが、使用中に前記ファンまたは複数ファンからの前記換気流を加速するように働くように前記ノズルの貫通孔の断面積が前記ファンまたは複数ファンから離れる方向に減少するように、前記ノズルの貫通孔が形状化されるステップと、を含む方法。 - 前記ファンまたは複数ファンの下流の前記換気流内に前記ノズル経由で火災抑制作用物を注入するステップを含む請求項9の方法。
- 前記ファンまたは複数ファンおよびノズルを、前記ノズルからの前記流れが、前記トンネルの前記長手方向の軸線に対して最高15度の角度で前記トンネルの前記中心線の方へ向けられるように前記トンネル内に配置する、ステップを含む請求項9または10の方法。
- トンネル内に換気流を供給するために配置されるファンまたは複数ファンを備えたファンアセンブリを変更する一方法であって、前記方法が、
その断面積が貫通孔に沿った一方向へ減少する前記貫通孔を有するノズルを、その方向の前記ノズルを通しての前記ファンロータからの流れが前記ノズルによって加速されるように、前記ファンまたは複数ファンに連結し、
前記ノズルの貫通孔の長手方向の軸線が、前記ファンまたは複数ファンの回転軸と概ね平行であり、
前記ファンまたは複数ファンによって生成される換気流が、換気されるべき前記トンネルに入るために前記アセンブリを出る前に前記ノズルの貫通孔を貫通するように、前記連結されたファンおよびノズルアセンブリが配置されるかまたは配置可能である、ようにし、かつ、
前記換気流の速度を、前記ファンまたは複数ファンによって前記ファンまたは複数ファンでの前記流れに与えられる第1の速度から、前記トンネルへの前記ノズル放出での第2のより高い速度に増大するために、それがトンネルへの放出の前に前記ファンロータから前記ノズルを通して通過するにつれて、前記ノズルが、使用中に前記ファンまたは複数ファンからの前記換気流を加速するように働くように前記ノズルの貫通孔の断面積が前記ファンまたは複数ファンから離れる方向に減少する、ようにするステップ、を含む方法。 - 前記ノズルが、前記ファンまたは複数ファンの下流の前記換気流への火災抑制作用物の注入を可能にするための手段を含む、ことを特徴とする請求項12の方法。
- その断面積がその他端の断面積より大きい第1端部を有する貫通孔を有する第2のノズルを前記ファンまたは複数ファンの反対側に連結するステップ、を更に含む請求項12または13の方法。
- 前記ノズルを迂回する前記ファンまたは複数ファンへの入口流を可能にするように各ノズルと前記ファンまたは複数ファンとの間にバイパス手段を取り付ける、ステップを含む請求項14の方法。
- トンネル内に換気流を供給するためのファンまたは複数ファンに取り付けるための一ノズルであって、前記ノズルが、その方向の前記ノズルを通しての前記ファンロータからの流れが前記ノズルによって加速されるように、貫通孔の断面積が収束部分の一端からもう一方に減少する前記収束部分を有する前記貫通孔を備える、ノズル。
- 前記ノズルの収束部分の前記貫通孔の最小の断面積に対する前記ノズル貫通孔の収束部分の最大の断面積の比率が、1.05ないし5.0の範囲である、ことを特徴とする請求項16のノズル。
- 前記ノズルの出口の中心線が、前記ノズルの入口の中心線と一致しない、ことを特徴とする請求項16または17のノズル。
- 前記ノズルの貫通孔内への火災抑制作用物の注入を可能にするための手段を更に備える請求項16ないし18のいずれか1つのノズル。
- 前記ノズルの貫通孔の前記断面積が、前記ノズルの貫通孔の前記収束部分の前記最小の断面積点の後で再び増大する、ことを特徴とする請求項16ないし19のいずれか1つのノズル。
- 実質的に付随する図のいずれか1つを参照して本願明細書に記載されるトンネル内の換気を与える前記トンネル内の設置のためのファンアセンブリ。
- 実質的に付随する図のいずれか1つを参照して本願明細書に記載されるトンネル換気システム。
- 実質的に付随する図のいずれか1つを参照して本願明細書に記載されるトンネルを換気する一方法。
- 実質的に付随する図のいずれか1つを参照して本願明細書に記載されるトンネル内に換気流を供給するために配置されるファンを備えたファンアセンブリを変更する一方法。
- 実質的に付随する図のいずれか1つを参照して本願明細書に記載されるトンネル内に換気流を供給するためにファンに取り付けるための一ノズル。
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