JPS59213900A - トンネル換気制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は縦流式集中排気方式のトンネル換気制御装置に
おけるジェットファンによる応援送風を制御するように
したトンネル換気制御装置に関する。

〔発明の背景〕

トンネル内に自動車の排気ガスが充満すると空気の透明
度が低下し、有毒ガスでおる一酸化炭素の濃度が上昇し
、非常に危険な状態となる。このためトンネル内の換気
が必要となる。中規模トンネルの場合、トンネルの中央
附近に排気坑を有する縦流式集中排気方式が有筋である
。この縦流式集中排気、方式の問題点は自然風および上
、下交通量の変動によってトンネル内の左右区間の風速
が異なり片方の区間のみが換気され、他方は換気されな
い状態を生じやすいことである。

トンネル内の空気の流れの抵抗となるものは大きく分け
ると以下の３つがある。

（ａ）トンネル壁の摩擦 （ｂ）　　自動車のボンピング作用 （Ｃ）自然風 （ａ）のトンネル壁の摩擦は、排気口をトンネルの中央
に設置することにより左区間と右区間の摩擦を等しくす
ることができる。また、（ｂ）、　（Ｃ）の抵抗はジェ
ットファンの応援送風により補正するようにしている。

さて、」二記（ｂ）、　（Ｃ）の抵抗がない場合のトン
ネル内の状態について説明する。

自然風がまったくなく、上シ、下ダの交通量が等しい場
合は、自動車のボンピング作用による風速が上り方向と
下り方向が等しくなシ、相殺されてトンネル内の風速は
零となる。どの状態で、中央の排気坑より排気ファンを
用いて排気を行なうと、トンネル内の空気は中央排気坑
よシ吸い出され左右の坑口より新鮮な空気がトンネル内
に流れる。トンネル内は左右の坑口から中央排気坑への
空気の流れを生じる。１・７ンネル内の圧力に置きかえ
ると、中央排気坑口附近の圧力が最も低くなる。

一方、トンネル内の排気ガスは空気の流れにそって中央
排気坑口附近に集められ排気ファンによシ外部に放出さ
れる。従って、排気ガス濃度は中央排気坑口附近が最も
高く、左右の坑口附近が低い分布となる（第２図の濃度
分布Ａ）”。

以上が、空気の流れの抵抗が左右同じで集中排気方式が
効率良く行なわれている時のトンネル内の状態である。

次に、左右区間の排気バランスがくずれた場合について
述べる。

上り（左区間から右区間）方向の交通量が多くなった場
合は次の様になる。

左区間においては自動車の進行方向とトンネル内風向が
同じで追い風となる。従って、左区間の′風速は増し換
気ｈ１は増加する。右区間においては自動車の進行方向
とトンネル内Ｊ虱向が逆で向い風となる。右区間の風速
はａ、モ少し換気量は減少する。

左区間の排気ガス濃度は減少するが右区間の排気ガス濃
度は増加する。このことを捕なうだめにジェットファン
により下り（右区間から左区間）方向に応援送風を行な
えば、自動車のボンピング作用を抑制し、左、右区間の
換気量を等しくすることができる。この現象は自然風が
上り（左区間から右区間）方向に吹いた場合も同様に生
じる。

ジェットファンの応援送風は坑内の風速によシ行なわれ
る。坑内の風速は坑内圧力差により生じるものと言いか
えられる力な１坑内の風速及び圧力差は小さく、また自
動車の通過により大きく乱れる。従って、風速計、圧力
側による制御は困難である。

排気ガスは、空気の流れ（圧力の高い方から低ことがで
きる。したがって、排気ガス濃度の分布を用いて坑内圧
力の分布及び、坑内風速風向を推定しジェットファンの
応援送風の方向を決定することができる。排気ガス濃度
によるジェットファンの応援送風の方向決定は、従来下
記のような方法で行なわれている。

排気口附近の左右に設置した排気ガス濃度計により、左
区間の風速と右区間の風速の差を推定し、応援送風の方
向を決定する。左右の排気ガス濃度計の差が少なければ
、左区間と右区間の圧力がバランスしており、左右区間
の風速は等しく風向は逆と推定し、ジェットファンの応
援送風を行なわない。右側の排気ガス濃度が高い場合に
は、自然風又は自動車によシ左区間の坑口から、中央の
排気口方向の風速が増加し、左区間の換気量が増加し、
右区間の゛換気量が減少したために右側の排気ガス濃度
が上昇したと判定し、右区間から左区間方向にジェット
ファンにょシ応援送風を行ない、自然風又は自動車の影
響を抑制する。

しかしながら、従来の方法は自然風および上下交通量の
変動があまり大きくない時のみに成立する。このため、
上り方向の風速増加が大きく、左区間のみ換気する状態
になった時は排気坑口左右の濃度計は差を生じなくなシ
（第２図の濃度分布Ｃ）、応援送風を行なわなくなる。

さらに、上シ方向の風速が増加すると左区間は排気坑よ
すｅ？気され右区間は、右側のトンネル坑口よシ排気さ
れる状態となる（第２図の濃度分布Ｄ）。この状態にな
ると、下シ方向の風速増加（第２図のび；度分布Ｂ）と
判断し、ジェットファンにより上り方向にむだな送風を
行なうことになる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は緩流式集中４ノ１気方式のトンネル換気
装置において、効果的なジェットファンによる応援送風
を行えるトンネル換気制御装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は中央排気口の左右に設置された濃度計と、左右
のトノネル坑［１附近のｒ度肝の４つの公１度訓忙より
、左区間の１１３度勾配と右区間の芳；゛バー勾配を求
め、このｇ度勾配により左右区間の圧力バランスを判定
し最も効果的かっ、経済的な応援送風を行なうものであ
る。

〔発明の実施例〕

第１図は縦流式ざ１−中換気方式の概略図で、第４図に
本発明の一実施例を示す。

）・ンネル各部の排気ガス濃度ＣＯＩ−Ｃ０４をアナロ
グ入力ＡＩとして割算機ＣＰ　Ｕに取り込み、計算機Ｃ
ＰＵにより各副度の差を演算し、設定条件により排風様
の大切、ジェットファンの大切を決定し各スタータＪ８
．Ｆ８にデジタル出力ＤＩ１０する。各スタータＪＳ；
　ＦＳは、計算機のデジタル出力にょシ該当号機Ｊ！〜
Ｊ４．　ｌｌｉ’１〜丁パ３の起動、停止を行ない、運
転中、停止中の信号を語算瑣ｃ　ｐ　ｔｒに伝送する。

第５図は、計算機ＣＰＵの処理内容を示す全体フローで
ある。本フローの開始から終了までをサンプリング周期
（１分）毎に実柿する。−但し、排風機ＦＩ−Ｆ３、ジ
ェットファンＪ１〜Ｊ４の運転台数が変化した場合、ト
ンネル内の圧力バランスが変化し過渡現象を生じるため
、定常状態におちつく寸での効果待時間（１５分）を有
し、この間は運転台数の変更を行なわないものとする。

第６図は排風機［パｌ〜Ｆ３の運転台数を決定するフロ
ー図である。

排風機の運転の有無は、定常状態でのトンネル内の各排
気ガス濃度計の最悪値が設°定値（１００貼）以上にな
った時、１台追加運転し、下限設定値（２０ｐ）以下に
なった時１台停止する。

第７図は、ジェットファンの応援送風の有無を決定する
フロー図である。

次に、嬉２図に示すトンネル内風向風速のバランスと排
気ガスの濃度分布を示す図を参照して動作を詳細に説明
す乙。

排気ファン６によりトンネル内の換気を行なって左右区
間の圧力がバランスすると、左トンネル坑口附近濃度計
２の測定値Ｃｏ１は低く、排気坑口附近左側のど３度肝
４の測定値ＣＯ２は高くなる。

Ｃ０１（ＣＯ２・旧・・・・・・条件１左［区間につい
ても濃度計７，８で測定した測定ｌＭＣ０３、ＣＯ４モ
同様トなる。

ＣＯ３＞ＣＯ４・・四囲・・・・条件２排気坑口附近の
左右のｉ度はほぼ等しくなる。

ＣＯ２＃ＣＯ３・・団・・・・・・・条件３さて、条件
１，２．３が成立し左右区間の圧力がバランスしており
、ｌ−ンネル内換気が正常に行なわれている。この場合
にはジェットファンによる送風の増減は行なわず現状を
維持する。また、条件１，２が成立し条件３が不成立の
場合には左右区間の圧力バランスが少し乱れており、換
気が左右不平衡となっている。

Ｃ０２（ＣＯ３（第２図の濃度分布Ｂ）ならば」二り方
向の風速が強い状態にある。

ジェットファンの応援送風は上り方向の風速を抑制する
必要がある。すなわち下り方向に送風を行なう。

寸だ、ＣＯ２＞ＣＯ３（第２図のａ度分布Ｂ）の１０合
は下り方向の風速が強い状態なのでジェットファンは上
り方向に応援送風を行なう。

次に、条件１，３が成立し２が不成立で第２図のｐ度分
布Ｃになっている場合には、上り方向の風速がかなり強
く左区間のみの換気しか行なっていない状態で、右区間
は、滞留状態にある。

ジェットファンにより上り方向の風速を抑制するように
下り方向に送風しても抑制がきかず状態があｔ、ｂ変化
しない。ジェットファンによりトリ方向にさらに応援送
風を行ない、左区間はＤ［気坑より排気し、右区間は右
トンネル坑口より４）を気し第２図に示す濃度分布りの
状態とする。

条件１が成立し２，３が不成立では上り風速が非常に強
い時で左区間は、排気坑より排気し、右区間は右トンネ
ル坑口より排気している状態である。この状態の時はジ
ェットファンの送風はほとんど効果がなく、寸だ、トン
ネル内換気は充分性なわれているので、ジェットファン
の送風は現状維持とする。

条件ｌが不成立で２．３が成立状態は下り方向に応援送
風を行なう。才だ、条件２のみが成立しでいるときは現
状維持とする。条件３のみ成立あるいＱま全条件が不成
立のときは、トンネル内風向が変った時等に生じる過渡
ｙｌ象であり、定常状態となる土で、制御ｔ」：現状維
持とする。

本判定を行なうのは、排気ガス（１１１度が一定値以上
で排気ファン及びジェットファンが動作した後一定の効
果待時間を経過した後とする。

〔発明の効果〕

本発明によれば、縦流式集中排気方式において、左右の
区間の圧力バランスを濃度勾配により判定でき、最も効
果的なジェットファンによる応援送ｊ虱ができる。

−また、本発明によれば、自然風や交通側によシ一方方
向にかなシ強い風速が生じている時はその方向坑口から
も７４Ｆ気する方式により効果的なトンネル内換気がで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は縦流式集中排気方式によるトンネル換気ｉ＋ｉ
制御の概略図、第２図はトンネル内風向風速のバランス
とリド気ガスの濃度分布を示す図、第３図は本発明の制
御判定を行なう条件と基準判定を示す図、第４図は本発
明の実施Ｂ・りを示すｒｖ成図、第５図は本発明を実施
例を示す計算機の処理全体を示すフロー図、第６図は排
風機の１正転を決定するフロー図、第７図はジェットフ
ァンの応援送風を決定するフロー図である。 １・・・左トンネル坑［］、２・・・排気ガス濃度、１
．３・・・ジェットファン、４・・・排気ガス濃度計、
訃・・排気坑口、６・・・排気ファン、７・・・Ｊｊト
気ガス乙°２度泪、８・・・排気ガス濃度計、９・・・
右トンネル坑口。 代理人　弁理士　高机明夫６パ。 卒１０ 第２霞ト） 竿２（イ）（ｂ） ５尽戊分乍　Ｄ 竿３０ 茅４　霞 第Ｌ □Ｊ Ｃｖン丁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、縦流式集中排気方式のトンネル換気制御装置におい
   て、排気坑口附近左右と左右のトンネル坑口附近に排気
   ガス濃度計を設置し、これら濃度計の検出値によりトン
   ネル内の濃度勾配を算定することによシトンネル内の圧
   力バランスを判定しジ゛エツトファンによる応援送風の
   風向を決定することを特徴とするトンネル換気制御装置
   。