JP4684637B2 - 駅舎空間の環境制御システム - Google Patents

Description

本発明は駅舎空間の環境制御システムに関する。

地下鉄における駅舎空間の環境制御に列車風を利用したものがあり、そのシステムの一例を図７〜図１４により説明する。ここで、列車風とは、地下鉄のトンネル内を列車が走行する場合に、列車が円筒内部を摺動するピストンと同様に作用して、トンネルの列車走行方向前端に吐出気流が、又、列車走行方向後端に吸引気流が生じる現象である。

図中、１はプラットフォーム２及びコンコースを有する地下鉄の駅舎空間、３，４は駅舎空間１に繋がるトンネル、５は地上側に設けられた、駅舎空間１の出入り口、６は駅舎空間１の天井側に設けられた照明、７は駅舎空間１の天井側に設けられた空調機、８は駅舎空間１内と屋外との間で換気を行なうための換気筒、９は列車であり、駅舎空間１とトンネル３，４とは仕切られておらず、連通している。又、図示してないが、一般的には駅舎空間１には、火災に備えて、排煙設備が設けられているか或は日常時の給気に使用する給気ファンを逆回転させ得るようになっている。

冬期においては、列車９がトンネル３から駅舎空間１に向かって進行して来ると、図９に示すように、トンネル３から駅舎空間１に向かって列車風Ｗが生じ、この列車風Ｗに押圧されて、駅舎空間１内の空気は出入り口５及び換気筒８から屋外に排出されると共に、一部はトンネル４側へ排出される（図９の各矢印参照）。

又、冬期において列車９が駅舎空間１からトンネル４側へ発進して行くと、図１０に示すように、駅舎空間１からトンネル４に向かって列車風Ｗが生じ、駅舎空間１内の空気はトンネル４内に流入する。このため、屋外の外気Ａは出入り口５及び換気筒８から駅舎空間１内に流入する（図１０の各矢印参照）。

而して、冬期の環境制御においては、列車９から駅舎空間１内に伝わる廃熱、及びプラットフォーム２の人や駅舎空間１内の照明６による廃熱は、プラットフォーム２の空気よりも低温で且つ自然に流入する外気Ａによって冷却され、駅舎空間１内は人が活動するのに適切な空気温度に保つことができる。

夏期においても、列車９がトンネル３から駅舎空間１に向かって進行して来ると、図１１に示すように、トンネル３から駅舎空間１に向かって列車風Ｗが生じ、この列車風Ｗに押圧されて、駅舎空間１内の空気は出入り口５及び換気筒８から屋外に排出されると共に、一部はトンネル４側へ排出される（図１１の各矢印参照）。

又、夏期において列車９が駅舎空間１からトンネル４側に発進して行くと、図１２に示すように、駅舎空間１からトンネル４に向かって列車風Ｗが生じ、駅舎空間１内の空気はトンネル４内に流入する。このため、屋外の外気Ａは出入り口５及び換気筒８から駅舎空間１内に流入する（図１２の各矢印参照）。

而して、夏期の環境制御においては、外気Ａの温度はプラットフォーム２の空気温度よりも高いため、空調機７で冷却されて導入された外気により、列車９の廃熱、人や照明６の廃熱が除去される。このため、駅舎空間１を人が活動するのに適切な空気温度に保つことができる。

又、駅舎空間１や列車９で火災が発生した際には、駅舎空間１の排煙設備が駆動されるか、或は給気ファンが逆回転して駅舎空間１に発生した有害な煙は外部に排出されるため、人が避難するに必要な空間が確保される。

地下鉄駅の空調方法の先行技術としては特許文献１がある。特許文献１では、トンネルを介して連通されている２つの駅の駅舎空間のうち、一方を正圧とし他方を負圧とすることにより換気を行なっているが、自然換気ではなくファン設備を使用して強制換気を行なっている。
特開平６−２６４６９７号公報

図７〜図１４に示す従来のシステムでは、駅舎空間１とトンネル３，４とは連通しているため、換気は列車９の運行に伴う列車風Ｗや列車９からの廃熱に左右されている。又、夏期は外気Ａの温度が高いため、列車９による廃熱、人及び照明６による廃熱は空調機７により冷さなければならず、従って、空調機７による環境整備が必要となり、充分な省エネルギを図ることができない。

又、駅舎空間１や列車９で火災が発生した際には、駅舎空間１の排煙設備が駆動されるか、或は給気ファンが逆回転して駅舎空間１に発生した煙は外部に排出される。しかし、排煙設備が設けられていない場合、或は排煙設備や給気ファンが故障した場合には、駅舎空間１とトンネル３，４とは仕切られていないため、駅舎空間１内の空気の流れは列車風Ｗに左右され、一定方向へ流れないため、火災Ｆにより発生した煙Ｓは駅舎空間１内に拡がり、出入り口５に通じる空間、及び換気筒８を通って外部へ排出される（図１３、図１４参照）。このため、人が避難するに必要な空間が確保されない虞がある。

又、特許文献１の場合は、トンネルを介して連通している２つの駅の駅舎空間のうち、一方を正圧とし他方を負圧とするため多数のファン設備が必要となり、従って、コストアップを招来すると共に、省エネルギを図ることができず、又火災時に被害が拡大する虞がある点は、図７〜図１４に示すシステムと同様である。

本発明は上述の実情に鑑み、駅舎空間内を、列車風を利用せずに簡単且つ確実に自然換気により換気を行なうことができるようにすると共に、人にとって快適な温度に保持することができるようにし、しかも、省エネルギを図ることができるようにすると共に、火災時に有効な避難経路を確保することができるように、日常時から駅舎空間の給気は駅舎空間への出入り口から、又、排気は換気筒から行い得るようにして、季節を問わず空気の流れを一定方向へ保持し得るようにした駅舎空間の環境制御システムを提供することを目的としてなしたものである。

本発明の駅舎空間の環境制御システムは、列車が進行するトンネルと連通し地下に位置する駅舎空間の環境制御システムであって、
前記駅舎空間内を仕切って形成され、且つ地上への出入り口と連通ししかもトンネル側に対し仕切られたプラットフォーム側駅舎空間と、
前記トンネル側に対し前記プラットフォーム側駅舎空間を仕切る仕切りのうちプラットフォーム長手方向へ延在する面には、閉止した状態では前記トンネル側と前記プラットフォーム側駅舎空間とが連通しないようプラットフォームの長手方向へ所定の間隔で設けられた開閉扉と、
前記出入り口の天井部に設けられた水スプレイ装置と、
前記プラットフォーム側駅舎空間からの空気を排気するため地上に突出し、且つ該突出部が太陽の輻射熱を吸収することで内部に上昇気流が生じるようにした排気筒とを備え、
夏期においては、前記水スプレイ装置を駆動して噴霧したミストの蒸発潜熱により前記出入り口の空気を冷却し、前記プラットフォーム側駅舎空間内の空気温度より低下させることで、前記出入り口から下降流として外気を導入し、自然対流により前記プラットフォーム側駅舎空間内の空気を前記排気筒から排出するよう構成したものである。

又、本発明の駅舎空間の環境制御システムは、前記出入り口から流入する外気温度が前記プラットフォーム側駅舎空間内の空気温度より低い冬期においては、前記水スプレイ装置を停止するよう構成したものであり、更に、前記プラットフォーム側駅舎空間内で火災が発生しても、駆動された前記水スプレイ装置が噴霧したミストの蒸発潜熱により前記出入り口の空気を冷却し、火災発生煙の前記排気筒への空気流れに乗った排煙を成り立たせる自然対流の空気の流れを作るよう構成したものである。

本発明の請求項１〜３の駅舎空間の環境制御システムによれば、プラットフォーム側駅舎空間内を日常時に列車がプラットフォームにもたらす熱や列車風による無秩序な換気を考慮せずに、簡単且つ確実に自然換気により環境制御を行なうことができると共に、人が活動するのに適切な温度に保持することができ、又、冷凍機や空調機、給気ファンが不要であるうえ、水スプレイ装置の動力は空調機のファン動力よりも小さいため、特に夏期は低エネルギでの環境制御が可能で且つ省エネルギを図ることができ、更に、プラットフォームで火災が発生した場合に列車へ延焼することを防止でき、又、列車で火災が発生した場合にプラットフォーム側へ延焼することを防止でき、更に又、日常よりプラットフォーム側駅舎空間の空気の流れを季節を問わず常に一定に保つことで、排煙設備を設けずとも火災時に煙がプラットフォームから出入り口までの空間部に滞留することがなく、このため、避難する空間を確保することができ、安全性が向上する等種々の優れた効果を奏し得る。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１〜図６は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図７〜図１４と同一の符号を付した部分は同一のものを表わしている。

駅舎空間１内におけるプラットフォーム２の幅方向両側には、プラットフォーム２の長手方向一端側から他端側へ延在すると共に、一定間隔で開閉扉１０を備えた仕切り１１が設けられ、且つプラットフォーム２の長手方向両側には仕切り１２が設けられ、而して、駅舎空間１内のプラットフォーム２上の部分には、仕切り１１，１２により画成されると共に、出入り口５に対し連通するようにしたプラットフォーム側駅舎空間１ａが形成されている。

而して、開閉扉１０が閉止した状態では、トンネル３，４と駅舎空間１内のプラットフォーム側駅舎空間１ａとは連通しないようになっており、開閉扉１０は列車９が到着した際には、客の乗降のために開閉するようになっている。

出入り口５の天井部には水スプレイ装置１３が設けられている。水スプレイ装置１３は水平円周方向へ一定の間隔で複数のミストノズルを備えており、ミストノズルからスプレイされたミストは約１０μｍ〜２０μｍの細かい水滴である。而して、ミストは人の頭よりも上方位置において蒸発し、蒸発潜熱により出入り口５において周りの空気を冷却し得るようになっている。

プラットフォーム側駅舎空間１ａには、プラットフォーム側駅舎空間１ａ内の空気を屋外へ排出するための排気筒１４が連通しており、排気筒１４の少なくとも地上に突出した部分は太陽の輻射熱を効果的に吸収するため、対流効果を促進させることのできる材質により形成されている。

次に、上記した実施の形態の作動を説明する。
冬期、夏期の何れにおいても、列車９の進入、発進に伴う列車風は発生する。しかし、列車風は、駅舎空間１内においてはプラットフォーム側駅舎空間１ａにおける外側の軌条１５側の空間を通ってトンネル３へ流入するため、本図示例の環境制御には利用されない。

冬期においては、水スプレイ装置１３は停止されている。又、外気Ａの温度はプラットフォーム側駅舎空間１ａ内部の温度よりも低温である。更に、排気筒１４の地上に突出した部分は太陽の輻射熱により暖められて、排気筒１４内の空気が暖められる。このため、排気筒１４内には浮力により図３に示すように上昇気流が生じて排気筒１４内の空気は屋外へ排気される結果、プラットフォーム側駅舎空間１ａ内の空気は自然対流により排気筒１４へ流入されて排気筒１４を通り排気される。又、プラットフォーム側駅舎空間１ａの空気が排気されると、外気Ａが出入り口５からプラットフォーム側駅舎空間１ａ内に導入される（図３の各矢印参照）。

而して、冬期においては、プラットフォーム側駅舎空間１ａ内の人と照明６による廃熱は、プラットフォーム２の空気温度よりも低く且つ自然に流入する外気により冷却され、プラットフォーム側駅舎空間１ａ内は人が活動するのに適切な空気温度に保つことができる。

夏期においては、換気のために水スプレイ装置１３が駆動されて水がスプレイされる。このように水スプレイ装置１３を用いるのは以下に述べる理由による。すなわち、夏期に水スプレイ装置１３を用いない場合は、出入り口５の空気の温度はプラットフォーム側駅舎空間１ａ内の温度よりも高温である。このため、プラットフォーム側駅舎空間１ａ内の空気が出入り口５側へ流れ、冬期と同じ方向の対流による空気の流れを確保できない。

そこで、出入り口５の空気を、ミストにより冷却してプラットフォーム側駅舎空間１ａ内の空気の温度よりも低下させて、排気筒１４とミストにより冷却された外気とに温度差を生じさせ、この温度差により、外気Ａを出入り口５からプラットフォーム側駅舎空間１ａへ導入し得るようにするためである。従って、プラットフォーム側駅舎空間１ａ内では、季節を問わず夏期においても、冬期と同様の自然対流による空気の流れを確保することができる。

而して、図４に示すように、水スプレイ装置１３により水をスプレイするとミストＭｗは降下しつつ蒸発し、出入り口５の空気は冷却されてプラットフォーム側駅舎空間１ａ内の温度よりも低下する。

又、排気筒１４は太陽の輻射熱により暖められているため、排気筒１４内には浮力により図４に示すように上昇気流が生じて排気筒１４内の空気は屋外へ排気され、プラットフォーム側駅舎空間１ａ内の空気は排気筒１４へ流入されて排気筒１４を通り排気される。又、出入り口５で水スプレイにより冷却された空気は、出入り口５から下降してプラットフォーム側駅舎空間１ａ内へ導入される（図４における各矢印参照）。

而して、出入り口５において水スプレイ装置１３により冷却された空気がプラットフォーム側駅舎空間１ａ内に導入されると、プラットフォーム側駅舎空間１ａ内の人と照明６による廃熱はミストにより冷却された空気により除去され、駅舎空間１におけるプラットフォーム側駅舎空間１ａ内は人の活動にとって適切な空気温度に保たれる。

又、プラットフォーム２で火災Ｆが発生しても、煙Ｓは出入り口５からプラットフォーム側駅舎空間１ａに流入し、排気筒１４から排気される空気の流れに乗って屋外へ排気される。このため、煙Ｓがプラットフォーム側駅舎空間１ａから出入り口５に至る空間部に立ち込めることを防止することができるため、火災時用の排煙設備がなくとも、避難のための空間を確保することができる（図５参照）。更に、列車９で火災Ｆが発生した場合、煙Ｓがプラットフォーム側駅舎空間１ａ内に流入することを防止することができる（図６参照）。

本図示例によれば、駅舎空間１におけるプラットフォーム側駅舎空間１ａ内を日常時に列車がプラットフォーム２にもたらす熱や列車風による無秩序な換気を考慮せずに、簡単且つ確実に自然換気により環境制御を行なうことができると共に、人が活動するのに適切な温度に保持することができ、又、冷凍機や空調機、給気ファンが不要であるうえ、水スプレイ装置１３の動力は空調機のファン動力よりも小さいため、特に夏期は低エネルギでの環境制御が可能で且つ省エネルギを図ることができ、更に、プラットフォーム２で火災Ｆが発生した場合に列車９へ延焼することを防止でき、又、列車９で火災Ｆが発生した場合にプラットフォーム側駅舎空間１ａ側へ延焼することを防止でき、更に又、日常よりプラットフォーム側駅舎空間１ａの空気の流れを季節を問わず常に一定に保つことで、排煙設備を設けずとも火災時に煙がプラットフォーム２から出入り口５までの空間部に滞留することがなく、このため、避難する空間を確保することができ、安全性が向上する。

なお、本発明の駅舎空間の環境制御システムは、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の駅舎空間の環境制御システムの実施の形態の一例を示す概念図である。 図１のＩＩ−ＩＩ方向矢視図である。 図１に示すシステムにおいて、冬期に換気を行なう場合の概念図である。 図１に示すシステムにおいて、夏期に換気を行なう場合の概念図である。 図１に示すシステムにおいて、プラットフォーム駅舎空間で火災が発生した場合の煙の流れを示す概念図である。 図１に示すシステムにおいて、電車で火災が発生した場合の煙の流れを説明するための概念図である。 従来の駅舎空間の環境制御システムの一例を示す概念図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ方向矢視図である。 図７のシステムにおいて、冬期に駅舎空間から排気を行なう場合の概念図である。 図７のシステムにおいて、冬期に駅舎空間に空気を供給する場合の概念図である。 図７のシステムにおいて、夏期に駅舎空間から排気を行なう場合の概念図である。 図７のシステムにおいて、夏期に駅舎空間に空気を供給する場合の概念図である。 図７のシステムにおいて、駅舎空間で火災が発生した場合の煙の流れを説明するための概念図である。 図７のシステムにおいて、電車で火災が発生した場合の煙の流れを説明すための概念図である。

符号の説明

１ 駅舎空間
１ａ プラットフォーム側駅舎空間
２ プラットフォーム
３ トンネル
４ トンネル
５ 出入り口
１０ 開閉扉
１１ 仕切り
１２ 仕切り
１３ 水スプレイ装置
１４ 排気筒

Claims (3)

1. 列車が進行するトンネルと連通し地下に位置する駅舎空間の環境制御システムであって、
   前記駅舎空間内を仕切って形成され、且つ地上への出入り口と連通ししかもトンネル側に対し仕切られたプラットフォーム側駅舎空間と、
   前記トンネル側に対し前記プラットフォーム側駅舎空間を仕切る仕切りのうちプラットフォーム長手方向へ延在する面には、閉止した状態では前記トンネル側と前記プラットフォーム側駅舎空間とが連通しないようプラットフォームの長手方向へ所定の間隔で設けられた開閉扉と、
   前記出入り口の天井部に設けられた水スプレイ装置と、
   前記プラットフォーム側駅舎空間からの空気を排気するため地上に突出し、且つ該突出部が太陽の輻射熱を吸収することで内部に上昇気流が生じるようにした排気筒とを備え、
   夏期においては、前記水スプレイ装置を駆動して噴霧したミストの蒸発潜熱により前記出入り口の空気を冷却し、前記プラットフォーム側駅舎空間内の空気温度より低下させることで、前記出入り口から下降流として外気を導入し、自然対流により前記プラットフォーム側駅舎空間内の空気を前記排気筒から排出するよう構成したことを特徴とする駅舎空間の環境制御システム。
2. 前記出入り口から流入する外気温度が前記プラットフォーム側駅舎空間内の空気温度より低い冬期においては、前記水スプレイ装置を停止するよう構成した請求項１記載の駅舎空間の環境制御システム。
3. 前記プラットフォーム側駅舎空間内で火災が発生しても、駆動された前記水スプレイ装置が噴霧したミストの蒸発潜熱により前記出入り口の空気を冷却し、火災発生煙の前記排気筒への空気流れに乗った排煙を成り立たせる自然対流の空気の流れを作るよう構成した請求項１に記載の駅舎空間の環境制御システム。

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