JP3457116B2 - トンネル換気装置 - Google Patents

トンネル換気装置

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JP3457116B2 JP03605396A JP3605396A JP3457116B2 JP 3457116 B2 JP3457116 B2 JP 3457116B2 JP 03605396 A JP03605396 A JP 03605396A JP 3605396 A JP3605396 A JP 3605396A JP 3457116 B2 JP3457116 B2 JP 3457116B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、トンネルの環境
対策用のトンネル換気装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図9は、例えば日本道路協会発行の道路
トンネル技術基準に示された従来の環境対策用のトンネ
ル換気装置の縦断断面の構成図であり、図10は図9中
のB−B断面線による横断断面の構成図である。図にお
いて、1は排気口T1付近に設置された環境対策用の排
風機であり、8はトンネルT内に設置された空気圧力バ
ランス用のブースターファンである。2はトンネルTの
側面に設けられた開口部である。9はトンネルTを通過
しようとしている車両を示す。
【0003】次に動作について説明する。排風機1はト
ンネルT内の汚れた空気をトンネル坑出口から外に排出
しない様に、トンネルT内の空気をトンネルT側面に設
けられた開口部2より吸い込み、排気口T1を介して
気する。この時、車両9の通過による交通換気力によ
り、トンネルT内に大きな縦流風がトンネル坑出口方向
に流れるため、排風機1によってトンネルT内の空気を
適切に排気することが難しい。そこで、この交通換気力
をある程度打ち消し、排風機1での排風が行いやすいよ
うにブースターファン8を車両の進行方向と反対に送風
するように動作させる。車道の風量はトンネルT内の煤
煙濃度や一酸化炭素濃度をある基準値以内に収めるため
に必要な風量であり、交通量やトンネルT内に設置され
た煙霧透過率計やCO計によって別途換気制御装置で決
定され、ブースターファン8の運転台数はその要求風量
を確保する様に、トンネルT内の風速や交通量によって
適切に変化させる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のトンネル換気装
置は以上の様に構成されており、トンネル内の風速はト
ンネル断面内ですべて同一と仮定されている。即ち、図
9及び図10において、a,c,d,eはトンネルT内
の代表的な空気の流れを示すが、空気の流れdは存在せ
ず、トンネルT内の流れaの空気はトンネル口から
逆に吸い込まれる流れeの空気と共に、排気用の開口部
2を通ってすべて排気されると考えられている。しか
し、実際には、排気用の開口部2よりトンネル坑出口側
の空気の流れは、流れd,eに示すように2層になって
おり、トンネルT内の空気の多くは空気の慣性と車両9
の通過による交通換気力の影響により、多くは流れdで
トンネル坑出口を介してトンネル坑外へ排出されてしま
い、排気される多くは流れeの新鮮空気となっていると
いう問題点があった。
【0005】この発明は上記の様な課題を解決するため
になされたものであり、トンネル内の汚れた空気を効率
良く排気できるトンネル換気装置を得ることを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、トンネル
T内空気をトンネルT側面に設けられた排気用の開口部
2からトンネルT外へ排気する排風機1と、車両走行方
向に対して開口部2の手前に設けられた吸気用の開口部
4からトンネルT内空気をトンネル本坑外に設けられた
ダクト10内に取込んで排気用の開口部2に対面する様
にトンネルT側面に設けられた送気用の開口部5から排
気用の開口部2に向って送風する送風機3とを備えたこ
とを特徴とするものである。
【0007】第2の発明は、トンネルT内空気をトンネ
ルT路面に設けられた排気用の開口部2からトンネルT
外へ排気する排風機1と、車両走行方向に対して開口部
2の手前に設けられた吸気用の開口部4からトンネルT
内空気をトンネル本坑外に設けられたダクト10内に取
込んで排気用の開口部2に対面する様にトンネルT上部
に設けられた送気用の開口部5から排気用の開口部2に
向って送風する送風機3とを備えたことを特徴とするも
のである。
【0008】第3の発明は、トンネルT内空気をトンネ
ルT側面に設けられた排気用の開口部2からトンネルT
外へ排気する排風機1と、車両走行方向に対して開口部
2の手前に設けられた吸気用の開口部4からトンネルT
内空気をトンネル本坑外に設けられたダクト10内に取
込んでトンネルT上部に設けられた送気用の開口部5か
ら排気用の開口部2に向って送風する送風機3とを備え
たことを特徴とするものである。
【0009】第4の発明は、トンネルT内空気をトンネ
ルT路面に設けられた排気用の開口部2からトンネルT
外へ排気する排風機1と、車両走行方向に対して開口部
2の手前に設けられた吸気用の開口部4からトンネルT
内空気をトンネル本坑内に設けられたダクト10内に取
込んで排気用の開口部2に対面する様にトンネルT上部
に設けられた送気用の開口部5から排気用の開口部2に
向って送風する送風機3とを備えたことを特徴とするも
のである。
【0010】第5の発明は、トンネルT内空気をトンネ
ル路面に設けられた複数の排気用の開口部2−1,2−
2,2−3からトンネルT外へ排気する複数の排風機1
−1,1−2,1−3と、車両走行方向に対して開口部
2−1,2−2,2−3の手前にそれぞれ設けられた複
数の吸気用の開口部から4−1,4−2,4−3からト
ンネルT内空気をトンネル本坑内にそれぞれ設けられた
複数のダクト11,12,13内に取込んで排気用の開
口部2−1.2−2,2−3に対面する様にトンネルT
上部にそれぞれ設けられた複数の送気用の開口部5−
1,5−2,5−3から排気用の開口部2−1,2−
2,2−3に向って送風する複数の送風機とを備えたこ
とを特徴とするものである。
【0011】第6の発明は、トンネルT内空気をトンネ
ルT路面に設けられた排気用の開口部2からトンネルT
外へ排気する排風機1と、排風機車両走行方向に対して
開口部2の手前に設けられた吸気用の開口部4からトン
ネル内空気をトンネル本坑内に設けられたダクト10
に取込んで排気用の開口部2に対面する様にトンネルT
上部に設けられた送気用の開口部5から排気用の開口部
2に向って送風する送風機3と、排気用の開口部2の
積を変化させることが可能な構成を有するダンパ14
と、送気用の開口部5の面積を変化させることが可能な
構成を有するダンパ15とを備えたことを特徴とするも
のである。
【0012】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.以下、この発明を実施の形態1に基づい
て説明する。図1は、この発明の実施の形態1に係るト
ンネル換気装置の縦断面を示す構成図である。図2は、
このトンネル換気装置の横断面を示す構成図である。図
1,図2において、排風機1はトンネルT内空気をトン
ネルT側面に設けられた排気用の開口部2からトンネル
T外へ排気するものである。送風機3は、トンネルT内
の空気をトンネルT側面に設けられた開口部4から取り
込み、ダクト10を通ってバイパスして、排気用の開口
部2と対面する様にトンネルT側面に設けられた開口部
5からトンネルT内へ送風するものである。開口部4は
車両走行方向に対して開口部2の手前に設けられてい
る。
【0013】次に図1,図2を参照してこの実施の形態
1の動作について説明する。送風機3によりダクト10
を通ってバイパスされ、排気用の開口部2に向って送風
された流れbの空気により、トンネルT内をトンネル坑
出口に向って進んできた流れcの空気は、対面方向に向
って運動量を与えられて曲げられ、排気用の開口部2よ
り、ダクト10を通ってバイパスされた流れbの空気と
共に排気される。若干の空気は車両の通過に伴う交通換
気力により流れdの様にトンネル口から排出され
る。送風機3の風量は、風量車道の換気から要求される
流れaの風量および交通量に応じて、動翼角制御や回転
数制御により風量を変化させ、経済的な運転を保つ他、
空気の流れcが極端に少なくなり、開口部4と開口部5
の間の空気が滞留して煤煙濃度やCO濃度が低下するこ
とや、開口部5と開口部2の間で流れる車道を横断する
風の流れにより、車両の走行安全上問題が起きないよう
に風量(吹き出し風速)を制御する。
【0014】以上説明したように実施の形態1では、開
口部2に向って送風する送風機3を設けたので、従来の
構成に比べてトンネル坑出口から排出される流れdの風
量を減らすことができるという効果がある。また、開口
部2に向って送風する空気を開口部2より手前に設けら
れた開口部4によるトンネルT内から取り入れるように
しているため、開口部2に至る流れcの風量を低減する
ことができていることも、開口部2からの排気を容易に
しているという効果がある。
【0015】実施の形態2.図3は、この発明の実施の
形態2に係るトンネル換気装置の縦断面を示す構成図で
ある。ところで、排風機1による吹き出し風速は大きい
ほど、空気の流れc,eを遮断し、空気の流れdを制限
する効果がある。しかし、実施の形態1では、開口部5
と開口部2の間の車道を横断する流れbの風が流れるこ
とから、車両の走行安全上問題が起きないように吹き出
し風速を制限する必要がある。そこで、この実施の形態
2では、図3に示すように、送風機3の開口部5をトン
ネルT上部に、また、排風機1の開口部2を路面に設け
ることにより、開口部2から開口部5の流れを通行車両
に対して上下流とした。ただし、排気用の開口部2を路
面に設けることから、排風機ダクト内に粉塵が混入しや
すくなり、ダクト内に粉塵がたまる可能性があるため、
粉塵を除去する機構が別途必要となる。
【0016】このように実施の形態2によれば、通行車
両の走行安全上の風速限界を引き上げることができ、よ
り効率的な排気が可能になるという効果がある。
【0017】実施の形態3.図4は、この発明の実施の
形態3に係るトンネル換気装置の縦断面を示す構成図で
ある。図5は図4中のA−A断面の構成図である。前述
した実施の形態2では、実施の形態1に比べて吹き出し
風速の限界を引き上げることができるが、排風機ダクト
内に粉塵が混入しやすくなる問題がある。そこで、この
実施の形態3では、図4及び図5に示す様に、排風機1
の排気用の開口部2は実施の形態1と同様にトンネルT
側面に設け、送気用の開口部5をトンネルT上部の開口
部2と反対側に設け、開口部5から開口部2に向って流
れる空気の流れbを通行車両に対して上部右から下部左
(または、上部左から下部右)に向かう斜め流とする。
【0018】このように実施の形態3によれば、通行車
両に対する限界風速を実施の形態1よりも引き上げるこ
とにより排気の効率を向上させると共に、排気ダクトへ
の粉塵の混入を実施の形態2よりも改善させ、特別な粉
塵除去の機構を不要とすることができるという効果があ
る。
【0019】実施の形態4.図6は、この発明の実施の
形態4に係るトンネル換気装置の縦断面を示す構成図で
ある。前述した実施例2では、送風機3をトンネル本坑
とは別のダクト10によるバイパス風路に設置している
が、この場合、このバイパス風路の掘削土木工事が必要
となる。そこで、この実施の形態4では、図6に示す様
に、トンネル本坑上部の空間にダクト10によるバイパ
ス風路を設け、送風機3を設置する。
【0020】このように実施の形態4によれば、バイパ
ス風路の掘削工事が不要となり、初期の建設コストを低
減することができるという効果がある。ただし、この場
合、トンネルの形状によって送風機の容量・能力が制限
されること、また、バイパス路を設けた区間のトンネル
断面積が減少し、通行車両の占める面積比率が増大する
ため、その区間での交通換気力が増大し、実施の形態2
に比べて排気の効率は劣る。なお、本実施の形態4の様
にバイパス風路をトンネル本坑内に設ける方法は、実施
の形態1及び実施の形態3に適用することもできる。
【0021】実施の形態5.図7は、この発明の実施の
形態5に係るトンネル換気装置の縦断面を示す構成図で
ある。前述した実施の形態2では、送風機3、排風機1
の台数及び、送風用の開口部5及び排風機の排風用の開
口部2の面積が固定されており、このため、送風機3の
風量(同時に排風機1の風量)を絞ると開口部5から開
口部2に向かう風速が減少し、相対的に交通換気力が増
大して期待する効果が得られなくなる。そこで、この実
施の形態5では、図7に示すように送風機及び排風機の
台数を複数台(送風機3−1,3−2,3−3及び排風
機1−1,1−2,1−3)とし、さらに、各ファン
(送風機及び排風機)毎に個別の風路(ダクト11,1
2,13)を設け、要求される風量に応じて、運転台数
を変化させることができるようにした。これにより、こ
の実施の形態5では総風量を減らしても風速を実施の形
態2に比べて高く保つことができ、より効率的な排気が
実現できるという効果がある。
【0022】実施の形態6.図8は、この発明の実施の
形態6に係るトンネル換気装置の縦断面を示す構成図で
ある。前述の実施の形態5では、ファンを複数台設置
し、個別の風路を設けることで低風量時でも風速を確保
しているが、複数台のファンの設置や個別風路の設置費
用が大きくなる。そこで、この実施の形態6では、図8
に示す様に実施の形態2の構成に加え、排気用の開口部
2と送風用の開口部5にそれぞれスライド式ダンパ6と
ダンパ7を設けている。低風量時は、ダンパ6,7によ
り開口部2,5の面積を絞り込むことにより必要な風速
を確保することができる。スライド式のダンパ6,7は
リニアモータで直接駆動する方式とすれば、構造は簡単
であり、建設費も抑えることができる。また、前述の実
施の形態5では、各ファンの運転台数を変更する必要が
あり風量変化が段階的だが、この実施の形態6では、ダ
ンパにより連続的に風量を絞ることができ、常に効率的
に風速を維持できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1に係るトンネル換気
装置の縦断面を示す構成図である。
【図2】 この発明の実施の形態1に係るトンネル換気
装置の横断面を示す構成図である。
【図3】 この発明の実施の形態2に係るトンネル換気
装置の縦断面を示す構成図である。
【図4】 この発明の実施の形態3に係るトンネル換気
装置の縦断面を示す構成図である。
【図5】 図4中のA−A断面を示す部分構成図であ
る。
【図6】 この発明の実施の形態4に係るトンネル換気
装置の縦断面を示す構成図である。
【図7】 この発明の実施の形態5に係るトンネル換気
装置の縦断面を示す構成図である。
【図8】 この発明の実施の形態6に係るトンネル換気
装置の縦断面を示す構成図である。
【図9】 従来のトンネル換気装置の縦断面を示す構成
図である。
【図10】 従来のトンネル換気装置の横断面を示す構
成図である。
【符号の説明】
1,1−1,1−2,1−3 排風機、2,4,5,2
−1,2−2,2−3,4−1,4−2,4−3,5−
1,5−2,5−3 開口部、3,3−1,3−2,3
−3 送風機、6,7 ダンパ、10,11,12,1
3 ダクト、T トンネル。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−141200(JP,A) 特開 平3−233099(JP,A) 特開 昭58−146700(JP,A) 特開 昭52−8643(JP,A) 実開 平6−63700(JP,U) 特公 平3−42400(JP,B2) 特公 昭60−17920(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21F 1/00

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トンネル内空気をトンネル側面に設けら
    れた排気用の開口部からトンネル外へ排気する排風機
    と、車両走行方向に対して上記排気用の開口部の手前に
    設けられた吸気用の開口部からトンネル内空気をトンネ
    ル本坑外に設けられたダクト内に取込んで上記排気用の
    開口部に対面する様にトンネル側面に設けられた送気用
    開口部から上記排気用の開口部に向って送風する送風
    機とを備えたことを特徴とするトンネル換気装置。
  2. 【請求項2】 トンネル内空気をトンネル路面に設けら
    れた排気用の開口部からトンネル外へ排気する排風機
    と、車両走行方向に対して上記排気用の開口部の手前に
    設けられた吸気用の開口部からトンネル内空気をトンネ
    ル本坑外に設けられたダクト内に取込んで上記排気用の
    開口部に対面する様にトンネル上部に設けられた送気用
    開口部から上記排気用の開口部に向って送風する送風
    機とを備えたことを特徴とするトンネル換気装置。
  3. 【請求項3】 トンネル内空気をトンネル側面に設けら
    れた排気用の開口部からトンネル外へ排気する排風機
    と、車両走行方向に対して上記排気用の開口部の手前に
    設けられた吸気用の開口部からトンネル内空気をトンネ
    ル本坑外に設けられたダクト内に取込んでトンネル上部
    に設けられた送気用の開口部から上記排気用の開口部に
    向って送風する送風機とを備えたことを特徴とするトン
    ネル換気装置。
  4. 【請求項4】 トンネル内空気をトンネル路面に設けら
    れた排気用の開口部からトンネル外へ排気する排風機
    と、車両走行方向に対して上記排気用の開口部の手前に
    設けられた吸気用の開口部からトンネル内空気をトンネ
    ル本坑内に設けられたダクト内に取込んで上記排気用の
    開口部に対面する様にトンネル上部に設けられた送気用
    開口部から上記排気用の開口部に向って送風する送風
    機とを備えたことを特徴とするトンネル換気装置。
  5. 【請求項5】 トンネル内空気をトンネル路面に設けら
    れた複数の排気用の開口部からトンネル外へ排気する複
    数の排風機と、車両走行方向に対して上記排気用の開口
    部の手前にそれぞれ設けられた複数の吸気用の開口部か
    らトンネル内空気をトンネル本坑内に設けられた複数の
    ダクト内に取込んで上記排気用の開口部に対面する様に
    トンネル上部にそれぞれ設けられた複数の送気用の開口
    部から上記排気用の開口部に向って送風する複数の送風
    機とを備えたことを特徴とするトンネル換気装置。
  6. 【請求項6】 トンネル内空気をトンネル路面に設けら
    れた排気用の開口部からトンネル外へ排気する排風機
    と、車両走行方向に対して上記排気用の開口部の手前に
    設けられた吸気用の開口部からトンネル内空気をトンネ
    ル本坑内に設けられたダクト内に取込んで上記排気用の
    開口部に対面する様にトンネル上部に設けられた送気用
    開口部から上記排気用の開口部に向って送風する送風
    機と、上記排気用の開口部の面積を変化させることが可
    能な構成を有するダンパと、上記送気用の開口部の面積
    を変化させることが可能な構成を有するダンパとを備え
    たことを特徴とするトンネル換気装置。
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