JP5335550B2 - 長距離道路トンネル用換気制御システム - Google Patents
長距離道路トンネル用換気制御システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP5335550B2 JP5335550B2 JP2009117093A JP2009117093A JP5335550B2 JP 5335550 B2 JP5335550 B2 JP 5335550B2 JP 2009117093 A JP2009117093 A JP 2009117093A JP 2009117093 A JP2009117093 A JP 2009117093A JP 5335550 B2 JP5335550 B2 JP 5335550B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- inverter
- jet
- tunnel
- long
- jet fan
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 title claims abstract description 153
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims description 17
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 9
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 36
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 description 20
- 230000008859 change Effects 0.000 description 16
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 15
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 13
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 13
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 11
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 6
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 5
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 5
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 238000005399 mechanical ventilation Methods 0.000 description 4
- 238000010977 unit operation Methods 0.000 description 4
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 2
- 230000003442 weekly effect Effects 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000001931 thermography Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 238000010626 work up procedure Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
- F04D27/004—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids by varying driving speed
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F1/00—Ventilation of mines or tunnels; Distribution of ventilating currents
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ventilation (AREA)
Description
短いトンネルであればジェットファンをトンネル入口か出口の1カ所に配設する構成例もあるが、長距離トンネルであれば、複数台のジェットファンを複数個所に配設することとなる。
図28において、対面通行道路トンネル内200には図右から図左にかけて縦流の空気流Aが発生し、右から左方向にトンネル内の汚染空気が排気される。換気制御装置によりジェットファンの運転を制御する。
図28の例ではトンネル200内の入口近く、中央部近く、出口近くの各場所に風向風速計(AV)がそれぞれ設置されており、排気抗の入口近くには、汚染濃度計である煙霧透過率計(VI計)、一酸化炭素濃度計(CO計)が設置されている(図示せず)。ここで、煙霧透過率計(VI計)は物質中を透過する光の割合から汚染濃度を計測する装置であり、また、一酸化炭素濃度計(CO計)は一酸化炭素の濃度を測定する装置である。交通量計測装置は対面通行道路トンネル200内を通過する車の交通量を計測する装置である。このように対面通行道路トンネル200内部には、例えば、煤煙、一酸化炭素、交通量、風向風速等の環境成分値を測定する環境成分測定器が設置されている。
このように、従来の対面通行トンネルでは費用対効果からジェットファンの運転台数をオンオフで切り替えることにより、台数運転制御を行っている。
第1の問題は、従来のジェットファンを用いた台数制御の換気方式では電力量が大きくなってしまうという問題である。従来の対面通行トンネルでは費用対効果から台数運転が採用されてきた。
図29は、従来のジェットファンの台数運転時における、ジェットファン全体の吹き出し風速とジェットファン全体の消費電力との関係を示す図である。ジェットファンを台数運転しつつ、トンネル内に必要となるジェットファンの吹き出し風速を得るためには、図29に示すようなジェットファンの稼働台数を確保する必要があり、ジェットファン全体の消費電力は階段状に変化するものとなってしまい、ジェットファン全体の消費電力量が最適なものとならないという問題があった。
また、トンネル内に設置したセンサ類の計測値を基にしたフィードバックによる後追い制御となると過剰換気、換気不足となるケースが多いのが実情である。つまり、対面通行トンネルの縦流換気方式は一定せず複雑な交通換気力や自然風の影響でVI値やCO値が変動しやすいため換気制御が頻繁に変更されるため換気制御電力量が大きくなってしまうという問題がある。
交通換気力については、対面通行トンネルでは走行車両による換気力は期待できず、逆に換気上の抵抗として考えられる場合が多かった。また、VI、COのフィードバックが主流ということで交通量計なども設置されず交通換気力を把握できない場合が多かった。
自然風は換気方向に対して順風であったり、逆風であったりするため、換気動力費に大きな影響を与えることは知られていたが、トンネル周辺の気象状況によって風向や風速が常に変化しているため、自然換気力の積極的な利用は困難であり、あくまで機械換気が主で自然風は従と考えられてきた。こうして補助的に利用する場合も、自然風の把握には、トンネル両坑口に微気圧計を設置する必要があり、初期費用ならびに保守費用が増大するという問題があった。
また、本発明は、上記トンネル換気制御システムの一形態として、インバータと複数のジェットファンを接続する構成においてケーブル敷設量の節約、ケーブル敷設作業の省力化ができる構成を提供することを目的とする。
複数のジェットファンが設置される長距離道路トンネル用換気制御システムであって、
前記長距離道路トンネル内に適正間隔で配設された複数のジェットファンと、
複数の前記ジェットファンを駆動制御するインバータを備え、
前記インバータにより前記複数のジェットファンに対してケーブルを介して同一の可変周波数電力を供給し、一体的にインバータ駆動することを特徴とするものである。
上記構成により、長距離トンネル内に適正間隔をおいて配設された複数のジェットファンに対して同一の可変周波数電力を供給し、全てのジェットファンを一つの共通した可変周波数電力にてインバータ駆動することにより全てのジェットファン回転数を揃えて運転することができ、長距離トンネル全体にわたり一体的にインバータ駆動することができる。
ここで、ジェットファンの回転数はインバータに供給される電力周波数に比例し、ジェットファン全体の吹き出し風速はジェットファンの回転数に比例する。また、ジェットファンの推力はジェットファン全体の吹き出し風速の2乗に比例し、ジェットファン全体の消費電力はジェットファン全体の吹き出し風速の3乗に比例する。そのため、ジェットファンのインバータ運転によるジェットファン全体の消費電力を図示すれば図1のようになる。図1に示すように、トンネル内に求められるジェットファン全体の吹き出し風速Fに対して、本発明のインバータ運転によるジェットファン全体の消費電力P1は、ジェットファン全体の吹き出し風速Fの3乗に比例した曲線となる。図29に示したP0と図1に示したP1の差分が従来技術と比較した本発明の省エネ効果として捉えることができる。
トンネルという制約された特殊な空間では変電設備やインバータを設置する場所が確保しにくいため、変電設備およびインバータを長距離道路トンネルの入口付近または出口付近の1カ所に設置すれば大きなインバータであっても設置できる。なおこの場合、ジェットファンを駆動するためにインバータ可変周波数電力を長距離に伝送するという特殊な環境が生じることとなるが後述するようにサージ発生を抑える工夫を行う。
つまり、第2のインバータ可変周波数電力供給方式では、長距離道路トンネルの入口付近と出口付近の2か所に変電設備およびインバータを設置するものである。長距離のトンネルとなると3000mを超えるものも多く、全てのジェットファンをトンネルの入口か出口の一方から制御するのではなく、長距離道路トンネルの入口付近と出口付近の2方向からジェットファンを制御する方式である。
特に、ジェットファンを複数系統に分けて運転する方式を採用することにより、トンネル内に必要な風圧を発生させることができるとともに、故障時や火災時に一部のジェットファンの運転が停止した場合でも他の系統のジェットファンの運転が確保され、ジェットファンの全面停止という事態を回避し、リスク分散を行うことができるというメリットが得られる。例えば、火災時には煙や熱の拡散を防止するために発火点付近のジェットファンを停止するように運用されるが、ジェットファンを複数系統に分けて運転できれば、発火点付近のジェットファンを制御している系統をすみやかに停止し、他の系統のジェットファンの運転により煙と熱を発火点付近に閉じ込めることができるという優れたリスク分散を実現したジェットファン運転が可能となる。
第1のケーブル配線の工夫は、長距離道路トンネル内にある複数のジェットファンに対して同一の可変周波数が供給されるようにケーブルを介してインバータ可変周波数電力を伝達するが、前記インバータから各々の前記ジェットファンに対する前記可変周波数電力の前記ケーブルのうち一部を共用化し、前記ケーブルを前記共用化にかかる幹線と前記幹線以外の支線を備えた構成とすることができる。
上記の第1のケーブル配線の工夫により、トンネル内に配線するケーブルをまとめることができ、配線工事がシンプルになる。
上記の第2のケーブル配線の工夫により、トンネルを貫く幹線に対して、ジェットファンの近辺に設けられる手元開閉器箱を利用して支線を引き出す構成とすれば、配線工事がシンプルになる。
なお、以下の各実施例の構成において、道路トンネルの入口側に設けられている構成として説明したものが出口側に設けられていても構わない。また、入口側と出口側の双方に設備等が設けられている例では、入口側の構成と出口側の構成が相互に入れ替わって逆になっても構わない。
以下の実施例の説明では、トンネルは、例えば3000m以上の長距離道路トンネルとして説明する。トンネル内は対面交通となっている例とした。つまり、トンネル内には外界から吹き込む自然風による自然換気力と、通行車両のピストン効果により生じる各車両の通行方向に生じる風圧が合成されて生じる交通風による交通換気力が生じている。ここに、本発明のトンネル換気制御システムによる機械換気力、つまり、ジェットファンの駆動による機械換気力を加えるものである。
図2は実施例1にかかるトンネル換気制御システム100のブロック図である。
図3は、インバータ150a〜150dとジェットファン110との個別的な接続構成を分かりやすく模式的に示した図(インバータ個別駆動型)である。
図4は、インバータ150とジェットファン110との一体的な接続構成を分かりやすく模式的に示した図(インバータ一体駆動型)である。
図5はトンネル換気制御システム100の制御部130の構成を中心に見たブロック図である。
ジェットファン110は、長距離道路トンネル200内に適切な間隔で配設されている。この構成例では、図示の関係から1セット2台で、4セット配置した例となっているが、トンネルが長距離になればさらに複数のジェットファン110が配設される。
一方、図4は、インバータ150とジェットファン110との一体的な接続構成(インバータ一体駆動型)を分かりやすく模式的に示した図である。図4の構成でも、ジェットファン110に対してインバータ150が同一の可変周波数電力を供給する構成となっており、全てのジェットファン110が同一の可変周波数電力を受けて同一条件にてインバータ駆動するものとなっている。しかし、図4の構成ではジェットファン4台に対してインバータは1台であり、ジェットファン110a〜110dが共通のインバータ150により一体的に駆動される構成となっている。ここではこの構成を「インバータ一体駆動型」と呼んでいる。
図3の構成例でも図4の構成例でも、受電設備210と、変電設備140とインバータ150と制御部130とを収めた換気制御装置220とを併せ持つ電気室230を長距離道路トンネル200の入口付近の1カ所に設置し、このトンネル入口付近に設置された電気室230内の換気制御装置220から全てのジェットファン110に対して同一の周波数を持つ電力を供給し、インバータ駆動する構成となっている。なお、この例では入口付近の1カ所に1台設置したが出口付近の1カ所に1台設置しても構成は同じである。
図3以外の他の構成も可能であるが、それら構成はあらためて実施例2以下において適宜説明する。
なお、センサ類120の各センサからの計測データは、ケーブル161(図5には図示せず)を通じて制御部130に渡される。
図5の構成例では、制御部130はフィードバック補正部131を備え、センサ類120でトンネル200内から得た各種検出データに基づいて汚染濃度基準を遵守するためのジェットファン110の回転数のフィードバック制御を行う構成例となっている。
変電設備140は、構内配電電圧が高圧の場合、インバータ150に供給するために400Vに降圧するために変圧器を含む。
図6はトンネル200内の様子を模式的に示した図である。
トンネル200は、この構成例では長距離道路トンネルとなっており、例えば3000m以上のトンネルなどが想定される。トンネル200内は対面交通となっている。トンネル200内には外界から吹き込む自然風による自然換気力(AVn)と、通行車両のピストン効果により生じる各車両の通行方向に生じる風圧が合成されて生じる交通風による交通換気力(AVt)が生じている。ここにジェットファンのインバータ駆動による機械換気力(AVj)が加わり、長距離道路トンネル200内の縦流換気が実行される。
図7は、本発明のインバータ制御によるトンネル換気制御システム100と、従来型のオンオフ型制御によるトンネル換気システムとの動作の違いを分かりやすく説明する図である。
図8は実施例1にかかるトンネル換気制御システム100の処理の流れを示すフローチャートである。
例えば、汚染発生量予測により必要なトンネル内の風向風速AVaが決まる。その風向風速に対して予想される自然風予測AVnと交通風予測AVtの差し引きにより、ジェットファン110により供給しなければならない機械風速AVjが求まる。
制御部130は、フィードバック補正部131によるフィードバック補正と、予測制御を組み合わせてジェットファン110に対して回転数Cとなるようインバータ可変周波数電力を与え、ジェットファン110の省エネ駆動を行う(図8ステップ5)。すべてのジェットファン110に対してインバータ150により同一周波数のインバータ可変周波数電力で運転制御するため、省エネルギー効果が如何なく発揮される。なお、図3のインバータ個別駆動型であれば、ジェットファン110とインバータ150が一対一に対応してインバータ駆動され、図4のインバータ一体駆動型であれば、すべてのジェットファンに対して1台の共通のインバータが対応してインバータ駆動されるが、どちらの方式でもすべてのジェットファンが同一周波数のインバータ可変周波数電力で運転されるため、省エネルギー効果が得られる点では同じである。
図9は、実施例2にかかるトンネル換気制御システム100aのブロック図である。
図10は、実施例2におけるインバータ150とジェットファン110との接続構成を分かりやすく模式的に示した図である。
この例では受電設備210と換気制御装置220は道路トンネル入口付近の1カ所に設けられている。
また、ケーブル160を介して供給される可変周波数パルス電力に混入するサージを抑制するサージ抑制装置170を備えた構成となっている。
手元開閉器箱180は、保守作業員が保守点検時などにジェットファンへの電力供給を停止するためのマニュアルのオンオフスイッチである手元開閉器181を収納した器具箱であり、この手元開閉器箱180はもともとトンネル200内のジェットファン110の設置個所に必ず配置されているものである。本実施例2ではこの手元開閉器箱180を利用して、ケーブルの幹線1601と支線1602との分岐部分を設けている。また、手元開閉器181に加え、火災時開閉器182、サージ抑制装置170が収められている。
道路トンネルのようにきわめて長い距離を伝送されるケーブル160の長さは、可変周波数パルス電力に混入している高周波にとっては分布定数回路として取り扱わなければならないものであることが知られている。一般に交流回路においては波長もしくは周波数と線路長の相対的な関係において、線路長が交流波形の波長の1/4を超えると分布定数回路として取り扱う必要がある。ちなみに、本発明で考慮してきたケーブル長は、短い場合でも300〜350m程度はあり、長い場合では1000m以上にもおよぶ。300mでは波長の1/4となる交流の周波数は約250kHzであり、1000mでは約75kHzである。これらの値は、可変周波数パルス電力の周波数帯域内の周波数であり、通常、インバータ150の出力側に挿入されインバータ150の一部の機能として、インバータ150と一体化して設置されるノイズ除去フィルタ(図示せず)では除去できない高周波成分である。この場合、これらの高周波成分に対しては特性インピーダンスがその伝搬に関わるため、誘導モータが接続される接続点のように特性インピーダンス値が異なる不整合点では、特性インピーダンスの比率によって一定の反射が起きる。ジェットファン110の誘導モータのインピーダンス値とケーブル160のインピーダンス値では前者が圧倒的に大きいので反射率は1に近くなり、反射波が入力波に重畳すると合成波の波高値は入力波の波高値の2倍近くになる。図11(a)ではその様子が示されている。
一方、図11(b)は、サージ抑制装置170を用いた場合における、サージが抑制された状態のパルス電力の電圧波形を示す図である。サージ抑制装置170によりインピーダンスが整合されて反射波が抑制されるため、パルス電力の電圧波形にはサージが重畳していない。
図10に示す例では、インバータ150から出たケーブル160は、途中でジェットファン110a、b、ジェットファン110c、d、ジェットファン110e、fが接続され、ジェットファンg、hが接続されている。途中のジェットファン110a〜fにおいては、モータに分流しながら電流は下流へと流れていくが、分流して誘導モータに流入する電流については、モータ端子の接続点が前記のインピーダンス不整合点となる。そこで、このインピーダンス不整合をなくすため、後述する図12に示すように、接続点に至る直前に、手元開閉器箱180の中にサージ抑制装置170を設置して、幹線1601の接続点においてサージ抑制装置170を接続する工夫を採用している。終端のジェットファン110g、hにも同様に前記サージ抑制装置170を設置して幹線1601の終端処理を行っている。このように本発明においては全てのジェットファン駆動モータにサージ抑制装置170を設置することにより誘導モータ110の接続点での特性インピーダンスの不整合をなくして反射の発生を防ぎ、マイクロサージを抑制している。
手元開閉器箱180内には、手元開閉器181と、火災時開閉器182、サージ抑制装置170が設けられている。手元開閉器181は保守作業員が保守点検時などにジェットファンへの電力供給を停止するためのマニュアルのオンオフスイッチであるが、火災時開閉器182は、制御装置130からのオンオフ制御信号により自動的にジェットファンへの電力供給を停止するオンオフスイッチである。
なお、火災時開閉器182は火災時に用いるものであり、後述する実施例6において説明することとし、ここでの説明は省略する。
実施例3のトンネル換気制御システム100bは、2台のインバータ150a,150bを長距離トンネル200の入口と出口の2カ所におき、当該2台のインバータ150a,150bによりそれぞれが担当するジェットファン110をインバータ駆動する構成とした例である。また、実施例2と同様、ケーブル160を介して供給される可変周波数パルス電力に混入するサージを抑制するサージ抑制装置170を手元開閉器箱180の中に備えた構成となっている。
トンネル換気制御システム100bの各構成要素は、ジェットファン110と、センサ類120と、制御部130と、変電設備140と、インバータ150と、ケーブル160に加え、サージ抑制装置170、手元開閉器箱180を備えた構成となっている。それぞれの構成要素は実施例1、実施例2と同様であるのでここでの説明は省略する。
入口付近に設置されたインバータ150aと出口付近に設置されたインバータ150bの両者が連動してそれぞれ同一の周波数信号をジェットファン110に供給できるように連動する構成となっている。インバータ150aとインバータ150bの間で連動する手段は限定されないが、この構成例では、入口付近に設置されたインバータ150aと出口付近に設置されたインバータ150bとの間に通信線が敷設されており、両者に対して制御部130からの指示が伝達され、インバータ150aとインバータ150bが連動する構成となっている。
実施例4のトンネル換気制御システム100cは、n台のインバータ150を長距離トンネル200の入口の1カ所におき、当該n台のインバータ150によりそれぞれが担当するジェットファン110をn系統にてインバータ駆動する構成とした例である。また、実施例4と同様、ケーブル160を介して供給される可変周波数パルス電力に混入するサージを抑制するサージ抑制装置170を備えた構成となっている。
ここでは、n=2、つまり、2台のインバータ150a、150bを配設して2系統にてジェットファン110をインバータ駆動する構成例を挙げる。
いずれの場合も系統を2分することで故障確率が減じて信頼性を向上させることができる。さらに今まで出てきた図4、図9、図10、図13、図14の構成と図15の構成を組み合わせれば信頼性を向上することが可能である。
なお、図14の構成の手元開閉器180の構造は、2つのジェットファンに分岐させるものであり図12に示したもので良いが、図15の構成の手元開閉器180の構造は、1つのジェットファンに分岐させるものであり図16に示したものとなる。
図14の構成例では、入口側に近いジェットファンと出口側に近いジェットファンの2系統に分けた例となっており、2台のインバータによる2系統のジェットファンの制御が可能となっている。2台のインバータ同士が連動してそれぞれ同一の周波数をジェットファンに供給し、2系統のジェットファンを一体的にインバータ駆動する構成となっている。
実施例5のトンネル換気制御システム100dは、ジェットファン110と、センサ類120と、制御部130と、変電設備140と、インバータ150と、ケーブル160に加え、サージ抑制装置170、手元開閉器箱180を備えた構成となっている。それぞれの構成要素は実施例1、実施例2と同様であるのでここでの説明は省略する。
また、入口側に電気室230、出口側に屋外型キュービクル240を設置した点については実施例3と同様であるのでここでの説明は省略する。
図17の構成例では、入口側には電気室230の換気制御装置220の中にインバータ150a,150bが設けられ、出口側には屋外型キュービクル240の中にインバータ150c、150dが設けられている。
この構成例では長距離道路トンネル200の入口付近の2台のインバータと、出口付近の2台インバータ同士が連動してそれぞれ同一の周波数をジェットファンに供給する連動手段を備えており、4系統のジェットファンを一体的にインバータ駆動する構成例となっている。ここでは情報をやり取りする信号線163が設けられている。
図17に示す構成例では、入口側では、インバータ150aと2台のジェットファン(110a〜110b)が接続されており、インバータ150bと2台のジェットファン(110c〜110d)が接続されている。また、出口側ではインバータ150cと2台のジェットファン(110e〜110f)が接続されており、インバータ150dと2台のジェットファン(110g〜110h)が接続されている。この8台のジェットファンが一体的にインバータ駆動される構成となっている。
ジェットファンは、入口側に近いジェットファン4つのうち左側の列のジェットファン2つ(110a,110c)と右側の列のジェットファン2つ(110b,110d)と、出口側に近いジェットファン4つのうち左側の列のジェットファン2つ(110e,110g)と右側の列のジェットファン2つ(110f,110h)の4系統に分けた例となっている。
本発明のトンネル換気制御システムは、平常時には実施例1〜実施例5に示したように、汚染濃度基準を遵守しつつ如何に省エネルギーにてジェットファン110をインバータ運転制御するが、火災時には、長距離道路トンネル200内の空気の流れを制御して如何に素早く発生する煙と熱の流れを火点に閉じ込めるかという即応性の観点を重視してジェットファンの回転数を決めることができるものである。
特に、実施例4や実施例5に示したように、ジェットファンを複数系統に分けて運転する方式を採用した場合は、火災時に発火点付近のジェットファンの運転を停止させた場合でも他の系統のジェットファンの運転が確保され、ジェットファンの全面停止という事態を回避し、リスク分散を行うことができるというメリットが得られる。つまり、発火点付近のジェットファンを制御している系統をすみやかに停止し、他の系統のジェットファンの運転により煙と熱を発火点付近に閉じ込めることができる。
火災予測手段は、トンネル200内の火災発生地点と火災規模、現在のトンネル内の風向風速、外界の自然風の変化、トンネル内車両の交通の変化による交通風の変化などから長距離道路トンネル200内における熱と煙の流れを予測する機能を備えており、所定時間経過後の熱と煙の移動AVfを予測する部分である。
本発明のジェットファンは台数運転ではなく、インバータにより一体運転を前提としている。火災時は火点近くのジェットファンは火や熱や煙の拡散を防止するために停止しなければならない。その一方、火点近く以外のジェットファンは、火や熱や煙を火点近くに閉じ込めるため、自然風や交通風に対向して風速ゼロ化を図るために運転が必要である。つまり、ジェットファンはトンネル内において全体として運転しつつ、火点近くのジェットファンのみ離脱させて自動的に運転停止する必要がある。ここで、ジェットファンの系統が細かく分かれている場合、発火点近くのジェットファンを制御している系統のみを全面停止し、他の系統のジェットファンを運転させるという運用で対処できるが、ジェットファンの系統が大まかにしか分かれておらず、一つの系統の中に、発火点近くのジェットファンのみならず発火点付近ではないジェットファンまでも含まれている場合、当該系統を全面停止すると、発火点付近のジェットファンのみならず、煙や熱を発火点に閉じ込めるために運転すべき周囲のジェットファンまでもが停止してしまう。そこで、同じ系統に属するジェットファンであっても個別に運転を離脱できるように別途、オンオフ制御用の火災時開閉器182を設けるという工夫を施しているわけである。
まず、ある時刻T1において、センサ部120eの火災検知部125により火災に関するデータを取得する(図21ステップ1)。火災検知部125によりトンネル200内に発生した火災発生点、熱や煙の移動の様子に関する火災諸元データを取得する。
この例では、ジェットファン110a,110bの近くで火災が発生したとする。
なお、交通風予測については、火災時にはトンネル内の車両交通が止まると仮定される場合は交通風予測手段は交通風をゼロと予測しても良い。
例えば、火災発生箇所において自然風予測AVnと対向せしめるためにジェットファン110により供給しなければならない風向風速AVjが求まる。制御部130eはAVjをもたらすジェットファン110の回転数Cの運転計画を決定する。
なお、火点直近のジェットファンは火炎や煙を煽ってしまうことになるので停止する。ここでは、火点近くのジェットファン110a,110bを制御している手元開閉器箱180内の火災時開閉器182に対して停止信号を送って電力供給を遮断して運転停止することが重要な要件である。
なお、モデルパラメータ推定部133eのパラメータ推定・更新は同様である(図21ステップ6)。
以上が火災時のトンネル換気制御システムの動作例である。なお、上記の説明において、発火点がいずれの場所であっても同様に考えることができる。また上記の説明では発火点直近のジェットファンを停止させる例であったが、発火点の場所によっては停止させるジェットファンがない場合もありえる。
一般に電気室230はトンネルの入口付近または出口付近に設けられる。電気室230内の受電設備210から換気制御装置220内の変電設備140までの間は、高い電圧(例えば6kV)で伝送され、換気制御装置220内の変電設備140内において400Vに降圧されるため、換気制御装置220を電気室230内に設ける構成では、400kVに降圧された形で構内の伝送距離が長くなる。6kVと400Vでは明らかに6kVの方が電流値が小さくて済むためケーブルの太さが細くて済む。一般にケーブルの太さが細い方が敷設工事がやりやすいため、電気室230よりもトンネル構内に引き込んだ位置に屋外キュービクル240を設けておけば、その位置までのケーブル敷設工事が簡単で済むというメリットが得られるわけである。
本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されるであろう。従って本発明の技術的範囲は添付された特許請求の範囲の記載によってのみ限定されるものである。
110 ジェットファン
120 センサ類
121 トラフィックカウンタ
122 煙霧透過率データ計測器(VI計測器)
123 一酸化炭素濃度データ計測器(CO計測器)
124 風向風速計(AV計)
125 火災検知部
130 制御部
131 フィードバック補正部
132 モデル記憶部
133 モデルパラメータ推定部
134 予測部
140 変電設備
150 インバータ
160 ケーブル
170 サージ抑制装置
Claims (7)
- 複数のジェットファンが設置される長距離道路トンネル用換気制御システムであって、
前記長距離道路トンネル内に適正間隔で配設された複数のジェットファンと、
複数の前記ジェットファンを駆動制御するインバータを備え、
前記インバータを前記長距離道路トンネルの入口付近と、出口付近の2か所に設置し、前記入口付近の前記インバータと前記出口付近の前記インバータが連動してそれぞれ同一の可変周波数電力を前記ジェットファンに供給する連動手段を備えるとともに、前記入口付近に設置した前記インバータによりケーブルを介して接続されている複数の前記ジェットファンを一体的にインバータ駆動し、前記出口付近に設置した前記インバータによりケーブルを介して接続されている複数の前記ジェットファンを一体的にインバータ駆動することを特徴とする長距離道路トンネル用換気制御システム。 - 前記ジェットファンがn+m系統にグループ分けされており、各々の前記ジェットファンのグループを制御する前記インバータが1台ずつ定められた、n+m台の前記インバータによる前記n+m系統のジェットファンの制御が可能であり、
前記インバータを前記長距離道路トンネルの入口付近にn台設置し、出口付近にm台設置し、前記n+m台のインバータ同士が連動してそれぞれ同一の周波数を前記ジェットファンに供給する連動手段を備え、前記n+m台のインバータにより前記入口側に配設された前記n系統のジェットファンと前記出口側に配設された前記m系統のジェットファンを一体的にインバータ駆動することを特徴とする請求項1に記載の長距離道路トンネル用換気制御システム。 - 複数のジェットファンが設置される長距離道路トンネル用換気制御システムであって、
前記長距離道路トンネル内に適正間隔で配設された複数のジェットファンと、
複数の前記ジェットファンを駆動制御するインバータを備え、
前記インバータを前記長距離道路トンネルの入口付近または出口付近の1か所に設置し、
前記ジェットファンがn系統にグループ分けされており、各々の前記ジェットファンのグループを制御する前記インバータが1台ずつ定められた、n台の前記インバータによる前記n系統のジェットファンの制御が可能であり、
前記インバータを前記長距離道路トンネルの入口付近または出口付近の1カ所にn台設置し、前記n台のインバータ同士が連動してそれぞれケーブルを介して同一の周波数の可変周波数電力を前記ジェットファンに供給する連動手段を備え、前記n台のインバータにより前記n系統のジェットファンを一体的にインバータ駆動することを特徴とする長距離道路トンネル用換気制御システム。 - 前記インバータから各々の前記ジェットファンに対する前記可変周波数電力を供給する前記ケーブルのうち一部を共用化し、前記ケーブルを前記共用化にかかる幹線と前記幹線以外の支線を備えた構成としたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の長距離道路トンネル用換気制御システム。
- 前記長距離道路トンネル用の前記ジェットファンの保全作業時の安全を確保する手元開閉器を収納した手元開閉器箱内に、前記ケーブルの前記幹線と前記支線との分岐部分を設けたことを特徴とする請求項4に記載の長距離道路トンネル用換気制御システム。
- サージ抑制装置の設置個所を前記手元開閉器箱内としたことを特徴とする請求項5に記載の長距離道路トンネル用換気制御システム。
- 前記ケーブルを介して供給される前記可変周波数パルス電力において、前記ケーブルとジェットファン駆動モータの特性インピーダンスの不整合によって発生し、前記可変周波数パルス電力の電圧波に重畳する高調波の反射波のマイクロサージを抑制するサージ抑制装置を、各々の前記ジェットファンに対する前記ケーブルへの接続点に設けたことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の長距離道路トンネル用換気制御システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009117093A JP5335550B2 (ja) | 2009-05-13 | 2009-05-13 | 長距離道路トンネル用換気制御システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009117093A JP5335550B2 (ja) | 2009-05-13 | 2009-05-13 | 長距離道路トンネル用換気制御システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010265655A JP2010265655A (ja) | 2010-11-25 |
JP5335550B2 true JP5335550B2 (ja) | 2013-11-06 |
Family
ID=43362849
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009117093A Active JP5335550B2 (ja) | 2009-05-13 | 2009-05-13 | 長距離道路トンネル用換気制御システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5335550B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103362290A (zh) * | 2013-07-30 | 2013-10-23 | 中水东北勘测设计研究有限责任公司 | 一种地下厂房电缆出线与排风系统结合布置的竖井 |
CN106051994A (zh) * | 2016-06-03 | 2016-10-26 | 中冶南方工程技术有限公司 | 一种综合管廊防火分区通风系统及其控制方法 |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5300775B2 (ja) * | 2010-03-30 | 2013-09-25 | 株式会社創発システム研究所 | 長尺ケーブルを介して駆動する道路トンネルのジェットファン用誘導電動機の可変速駆動装置 |
JP2012184540A (ja) * | 2011-03-03 | 2012-09-27 | Panasonic Corp | 道路トンネル用ジェットファンによる換気システム |
CN103250345B (zh) * | 2011-09-05 | 2016-02-10 | 株式会社创发系统研究所 | 通过长电缆进行驱动的公路隧道射流风机用感应电动机的可变速驱动装置 |
JP5462317B2 (ja) * | 2012-05-30 | 2014-04-02 | 阪神高速道路株式会社 | 道路トンネル換気装置における火災時風速制御システム及びその制御方法 |
CN109404031B (zh) * | 2018-12-04 | 2024-01-09 | 河南省尧栾西高速公路建设有限公司 | 一种带竖斜井的双线代偿式通风系统及应用方法 |
CN109519403A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-03-26 | 山东凯莱电气设备有限公司 | 一种消防联动风机控制装置 |
EP4102028A1 (en) * | 2021-06-10 | 2022-12-14 | Talleres Zitron S.A. Succursale Italia | Ventilation system for road tunnels |
CN113882890B (zh) * | 2021-09-30 | 2023-01-10 | 鄂尔多斯市伊化矿业资源有限责任公司 | 矿井工作面超远距离煤巷快速掘进用长距离局部通风装置 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57119900U (ja) * | 1981-01-17 | 1982-07-26 | ||
JPS61251498A (ja) * | 1985-04-26 | 1986-11-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 煤吹装置用電動機回路 |
JP2559678Y2 (ja) * | 1993-07-09 | 1998-01-19 | 川崎重工業株式会社 | トンネル換気機用起動運転装置 |
JPH08217221A (ja) * | 1995-02-16 | 1996-08-27 | Hitachi Ltd | ローラ搬送装置及びその駆動制御装置 |
JP2000027600A (ja) * | 1998-07-08 | 2000-01-25 | Ebara Corp | 道路トンネルの換気システム |
JP4425586B2 (ja) * | 2003-08-22 | 2010-03-03 | 学校法人慶應義塾 | 電力変換器を用いたシステム、及びマイクロサージ抑制装置 |
-
2009
- 2009-05-13 JP JP2009117093A patent/JP5335550B2/ja active Active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103362290A (zh) * | 2013-07-30 | 2013-10-23 | 中水东北勘测设计研究有限责任公司 | 一种地下厂房电缆出线与排风系统结合布置的竖井 |
CN103362290B (zh) * | 2013-07-30 | 2015-04-22 | 中水东北勘测设计研究有限责任公司 | 一种地下厂房电缆出线与排风系统结合布置的竖井 |
CN106051994A (zh) * | 2016-06-03 | 2016-10-26 | 中冶南方工程技术有限公司 | 一种综合管廊防火分区通风系统及其控制方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010265655A (ja) | 2010-11-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5335550B2 (ja) | 長距離道路トンネル用換気制御システム | |
CN205139750U (zh) | 一种智能环境控制系统 | |
CN104133465B (zh) | 船舶高压电力的模拟试验装置 | |
CA2888516C (en) | Transmission station for feeding in electrical energy, and wind farm comprising such transmission station | |
KR101658427B1 (ko) | 지중 온도를 이용한 수배전반 냉각 시스템 | |
CN102926561A (zh) | 一种机柜可移动的集装箱数据中心机房 | |
CN102566519A (zh) | 一种电力隧道监控系统的设置方法 | |
CN103883343A (zh) | 基于动叶可调的煤矿主通风机不停风倒机方法 | |
KR20120117161A (ko) | 염해 방지 및 내부온도 자동 조절기능을 갖는 수배전반 | |
CN107562097B (zh) | 橇装电控一体化装置 | |
JP2016214003A (ja) | 電力供給システム | |
CN214704392U (zh) | 一种电力隧道监控系统 | |
CN112507428A (zh) | 一种智能化数据机房建造方法及系统 | |
Park et al. | Data Center v1. 0 | |
CN208589669U (zh) | 具备除湿功能的开关室和用于开关室的控制系统 | |
CN106527300A (zh) | 建筑物电气设备一体化管理系统 | |
RU170864U1 (ru) | Блочно-комплектная автоматизированная электростанция | |
CN102723903B (zh) | 一种时序单相控制三台三相异步电动机装置及其方法 | |
RU2582627C1 (ru) | Устройство электрообогрева стрелочных переводов типа сэит-04 | |
CN208472961U (zh) | 气膜大棚 | |
KR102403469B1 (ko) | 터널 내에 배치된 제트팬에 전원을 공급하는 시스템 | |
JP2004286383A (ja) | ダンパ制御システムおよびバルブ制御システム | |
CN203813513U (zh) | 油气站场千瓦级成套电源设备 | |
KR20180085710A (ko) | 전력 시스템 | |
CN106873687A (zh) | 一种运行智能环境调控系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120510 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120713 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130325 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130416 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130517 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130625 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130731 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5335550 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |