JP5420776B1 - Spray system for temperature drop in tunnel - Google Patents
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Abstract
【課題】トンネル内の温度上昇抑制と、トンネル内利用者の視環境確保の両立を図るミスト噴霧を実現する。
【解決手段】半閉鎖空間であるトンネル内で噴霧ノズル（１０）から水をミストとして噴霧し、視環境を確保した上でトンネル内の温度上昇を抑制するトンネル内降温用噴霧システムであって、噴霧ノズルから噴霧されるミストのザウター平均粒径を８０μｍ未満に調整したとき、単位体積あたりの噴霧量の上限値は、１０ｇ／ｍ３に設定される。
【選択図】図１[PROBLEMS] To realize a mist spray that achieves both suppression of a temperature rise in a tunnel and securing a visual environment for a user in the tunnel.
A spray system for lowering the temperature in a tunnel that sprays water as a mist from a spray nozzle (10) in a tunnel that is a semi-closed space to suppress a temperature rise in the tunnel while ensuring a visual environment, When the Sauter average particle diameter of the mist sprayed from the spray nozzle is adjusted to less than 80 μm, the upper limit value of the spray amount per unit volume is set to 10 g / m 3 .
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、トンネル内の温度上昇抑制、およびトンネル内利用者の視環境確保の両立を図るために、ミスト噴霧に関連するパラメータを適切に規定したトンネル内降温用噴霧システムに関する。 The present invention relates to a spray system for temperature drop in a tunnel in which parameters related to mist spray are appropriately defined in order to achieve both suppression of temperature rise in the tunnel and securing of the visual environment of users in the tunnel.
従来技術として、大気開放された空間の温度低下を目的とした降温用噴霧システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１によれば、ミストのザウター平均粒径に基づいて噴霧ノズルの設置高さおよびミストの噴霧量を設定することで、大気開放された空間内の人を濡らすことなく、適切に冷却することができる。 As a conventional technique, a temperature lowering spray system for reducing the temperature of a space opened to the atmosphere is known (see, for example, Patent Document 1). According to this Patent Document 1, by appropriately setting the installation height of the spray nozzle and the spray amount of the mist on the basis of the Sauter average particle diameter of the mist, it is possible to cool appropriately without wetting people in the open space. can do.
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献１は、大気開放された空間における温度低下を対象としており、ミストの平均粒径、ノズル設置高さ、およびミスト噴霧量に関するパラメータをある適切な範囲に規定したものである。
However, the prior art has the following problems.
Patent Document 1 is intended for a temperature drop in a space open to the atmosphere, and defines parameters relating to the average particle diameter of the mist, the nozzle installation height, and the mist spray amount within a certain appropriate range.
これに対して、断続的に車両が動いており、半閉鎖空間であるトンネル内を温度低下の対象空間とする場合には、大気開放された空間を前提とする従来技術では、解決できない問題が生ずる。 On the other hand, when the vehicle is moving intermittently and the inside of the tunnel, which is a semi-enclosed space, is the target space for temperature reduction, there is a problem that cannot be solved by the conventional technology that assumes a space opened to the atmosphere. Arise.
具体的には、半閉鎖空間であるトンネル内では、長手方向に風が流れている状態である。また、トンネル利用者の視環境を確保することが重要となる。このような観点では、トンネル内の温度上昇抑制と、トンネル内利用者の視環境確保の両立を図るために、半閉鎖空間の中でのミスト噴霧に関し、大気開放された空間を対象とする場合よりも、より厳しい使用条件が必要となる。 Specifically, in the tunnel which is a semi-closed space, the wind is flowing in the longitudinal direction. It is also important to ensure the viewing environment for tunnel users. From such a viewpoint, in order to achieve both suppression of temperature rise in the tunnel and ensuring the user's viewing environment in the tunnel, with regard to mist spraying in a semi-enclosed space, when targeting an open space More severe use conditions are required.
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、トンネル内の温度上昇抑制と、トンネル内利用者の視環境確保の両立を図るミスト噴霧を実現することのできるトンネル内降温用噴霧システムを得ることを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and it is possible to realize a mist spray capable of realizing both suppression of a temperature rise in a tunnel and securing a visual environment for a user in the tunnel. The purpose is to obtain a spray system for cooling.
本発明に係るトンネル内降温用噴霧システムは、半閉鎖空間であるトンネル内で、前記トンネル内の所定のミスト噴霧区間内に設置された噴霧ノズルから水をミストとして噴霧し、トンネル内を利用するドライバーの視環境を確保した上でトンネル内の温度上昇を抑制するトンネル内降温用噴霧システムであって、噴霧ノズルから噴霧されるミストのザウター平均粒径を８０μｍ未満に調整したとき、単位体積あたりの噴霧量の上限値は、１０ｇ／ｍ３に設定されるとともに、トンネルの断面積とトンネル内の風速との積として求まる単位時間あたりに移動する空気の体積に応じて、上限値以内となる単位時間あたりの噴霧量が設定されるものである。 The spray system for temperature drop in the tunnel according to the present invention sprays water as a mist from a spray nozzle installed in a predetermined mist spray section in the tunnel, which is a semi-closed space, and uses the inside of the tunnel. A spray system for lowering the temperature in a tunnel that secures the driver's visual environment and suppresses the temperature rise in the tunnel. When the Sauter average particle size of the mist sprayed from the spray nozzle is adjusted to less than 80 μm, per unit volume The upper limit value of the spray amount is set to 10 g / m 3 and is within the upper limit value depending on the volume of air moving per unit time determined as the product of the cross-sectional area of the tunnel and the wind speed in the tunnel. The spray amount per unit time is set.
本発明によれば、噴霧ノズルから噴霧されるミストのザウター平均粒径を８０μｍ未満に調整したとき、単位体積当たりの噴霧量の最大値を１０ｇ／ｍ３とすることにより、トンネル内の温度上昇抑制と、トンネル内利用者の視環境確保の両立を図るミスト噴霧を実現することのできるトンネル内降温用噴霧システムを得ることができる。 According to the present invention, when the Sauter average particle size of the mist sprayed from the spray nozzle is adjusted to less than 80 μm, the maximum value of the spray amount per unit volume is set to 10 g / m 3 , thereby increasing the temperature in the tunnel. It is possible to obtain a spray system for lowering the temperature in the tunnel that can realize the mist spray that achieves both suppression and ensuring the visual environment of the user in the tunnel.
以下、本発明のトンネル内降温用噴霧システムの好適な実施の形態につき、図面を用いて説明する。
本発明は、実験データに基づいて、トンネル内における単位体積当たりの噴霧量の最大値を規定することを技術的特徴としている。
Hereinafter, a preferred embodiment of a spray system for temperature drop in a tunnel of the present invention will be described with reference to the drawings.
The technical feature of the present invention is that the maximum value of the spray amount per unit volume in the tunnel is defined based on experimental data.
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係わるトンネル内降温用噴霧システムの全体図である。より具体的には、１つの半閉鎖空間を構成するトンネル内における各機器の配置を模式的に示した説明図である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is an overall view of a spray system for temperature drop in a tunnel according to Embodiment 1 of the present invention. More specifically, it is an explanatory view schematically showing the arrangement of each device in a tunnel constituting one semi-closed space.
図１では、通行方向が１方向のトンネルにおいて、所定のミスト噴霧区間内に、複数の噴霧ノズル１０が設けられている。また、トンネルの入口側には、風向風速計２０が設けられており、ミスト噴霧区間の前後には、温湿度計３０（１）、３０（２）が設けられている。なお、温湿度計の配置は、この図１の例に限定されず、温湿度計３０（１）、３０（２）の間に、さらに１以上の温湿度計を配置することも可能である。
In FIG. 1, a plurality of
そして、噴霧量制御部４０は、温湿度計３０（１）、３０（２）の測定結果に基づいて、複数の噴霧ノズル１０によるトンネル内への噴霧量を制御可能となっている。なお、噴霧量制御部４０は、さらに、風向風速計２０の測定結果も考慮して、複数の噴霧ノズル１０によるトンネル内への噴霧量を制御することも可能である。
The spray
このような構成を備えることで、本実施の形態１におけるトンネル内降温用噴霧システムは、トンネル内の所定のミスト噴霧区間に設置された複数の噴霧ノズル１０から適切な量のミストを噴霧することで、トンネル内利用者の視環境確保を図った上で、トンネル内の温度上昇抑制を実現している。そこで、次に、トンネル内利用者の視環境確保を図った上で、トンネル内の温度上昇抑制を実現するための、噴霧関連の適切なパラメータについて検討した結果をまとめて示す。
With such a configuration, the spray system for temperature drop in the tunnel according to the first embodiment sprays an appropriate amount of mist from a plurality of
＜１．噴霧量の検討＞
本願発明の狙いは、夏季の高温時に、視環境確保を図った上で、閉鎖性の高い空間（半閉鎖空間であるトンネル内）の気温低下を実現することである。そして、気温低下を実現する具体的な手段として、複数の噴霧ノズル１０から空間内に微小水滴を噴霧して、水滴の蒸散時の気化熱を利用することにより、直接、空間を冷却している。
<1. Examination of spray amount>
The aim of the present invention is to realize a temperature drop in a highly closed space (in a tunnel which is a semi-closed space) while ensuring a visual environment at high temperatures in summer. As a specific means for realizing the temperature drop, the space is directly cooled by spraying minute water droplets into the space from the plurality of
ここで、空間内にてどれほどの水量を気化させるかは、空間内の絶対湿度と乾球温度に支配される。一般的に、大気中の絶対湿度は、気象の変化がなければ、大きな変動はないと認識されている。 Here, how much water is vaporized in the space is governed by the absolute humidity and dry bulb temperature in the space. In general, it is recognized that the absolute humidity in the atmosphere does not fluctuate greatly if there is no change in weather.
半閉鎖空間内に噴霧する最大の噴霧量は、以下のように決定した。
東京の過去５年の気象統計から、気温３０℃以上で絶対湿度の最も小さい事象を検索した。東京では、２００９年８月１６日１６時３０分に、最低絶対湿度が記録されている。このときの東京の最低絶対湿度は、気温３２℃、湿度２９％で、絶対湿度０．００８６３ｋｇ／ｋｇ（ＤＡ）であった。
The maximum spray amount sprayed into the semi-enclosed space was determined as follows.
From the weather statistics of Tokyo over the past five years, we searched for events with the lowest absolute humidity at temperatures above 30 ° C. In Tokyo, the lowest absolute humidity was recorded at 16:30 on August 16, 2009. At this time, the lowest absolute humidity in Tokyo was a temperature of 32 ° C., a humidity of 29%, and an absolute humidity of 0.00863 kg / kg (DA).
ここで、トンネル内の気温は、交通量や換気状態により変化するが、外気温よりも大きく上昇することがある。また、絶対湿度も、排気ガス中の水分により若干上昇するが、噴霧量の算定では、無視して差し支えない。 Here, the temperature in the tunnel changes depending on the traffic volume and the ventilation state, but may increase more than the outside temperature. The absolute humidity also slightly increases due to the moisture in the exhaust gas, but can be ignored in the calculation of the spray amount.
加湿量（噴霧量に相当）を決める例として、ミスト噴霧設備に設計上の余裕を持たせ、絶対湿度を、東京での最低絶対湿度０．００８６３ｋｇ／ｋｇ（ＤＡ）よりも、さらに低下した場合を考慮して、最低絶対湿度を０．００７８９ｋｇ／ｋｇ（ＤＡ）として、適切な噴霧量の算定を行った。また、気温は、夏季のトンネル内の最大温度である４５℃とした。さらに、視環境確保の目安として、水噴霧した際の湿度の上限を８０％とした。 As an example of determining the amount of humidification (equivalent to the amount of spraying), if the mist spraying equipment has a design margin and the absolute humidity is further reduced from the minimum absolute humidity of 0.00863 kg / kg (DA) in Tokyo In consideration of the above, an appropriate spray amount was calculated with a minimum absolute humidity of 0.00789 kg / kg (DA). The temperature was 45 ° C., the maximum temperature in the tunnel in summer. Furthermore, the upper limit of the humidity when sprayed with water was set to 80% as a standard for securing the visual environment.
図２は、本発明の実施の形態１におけるミスト噴霧に関連するパラメータを変更したときの測定結果をまとめたものであり、上述した東京の最低絶対湿度を基準に、適切な噴霧量の算定を行った結果を示している。図２に示したデータは、状態（１）と状態（２）が、ペアとなっている。 FIG. 2 summarizes the measurement results when the parameters related to mist spraying in Embodiment 1 of the present invention are changed, and the appropriate spray amount is calculated based on the above-mentioned minimum absolute humidity in Tokyo. The results are shown. In the data shown in FIG. 2, state (1) and state (2) are paired.
具体的には、状態（１）から状態（２）への変化は、以下の内容を示している。
・状態（１）は、トンネル内が、絶対湿度０．００７８９ｋｇ／ｋｇ（ＤＡ）、乾球温度４５．０度のときに、相対湿度が１３．２％である状態を示している。
・状態（２）は、相対湿度が、状態（１）の１３．２％から、視環境確保の目安である８０％近傍の状態になる際の、加湿量を算出するとともに、その加湿量を加えたときの温度低下状態を示している。
Specifically, the change from the state (1) to the state (2) indicates the following contents.
State (1) shows a state where the relative humidity is 13.2% when the inside of the tunnel has an absolute humidity of 0.00789 kg / kg (DA) and a dry bulb temperature of 45.0 degrees.
-State (2) calculates the amount of humidification when the relative humidity changes from 13.2% of state (1) to a state near 80%, which is a standard for securing the visual environment, and the amount of humidification is calculated. The temperature drop state when added is shown.
すなわち、状態（１）に対して、相対湿度を８０％近傍に抑えるための加湿量は、０．０１００６ｋｇ／ｍ３として算出され、この加湿量を加えることで、乾球温度が４５．０℃から２５．０℃まで低下することがわかる。 That is, with respect to the state (1), the humidification amount for suppressing the relative humidity to around 80% is calculated as 0.01006 kg / m 3 , and by adding this humidification amount, the dry bulb temperature is 45.0 ° C. It turns out that it falls to 25.0 degreeC.
この結果から、東京の最低絶対湿度を基準にして、噴霧量の最大値を１０ｇ／ｍ３とすることで、湿度の上昇を８０％程度で抑えた上で、乾球温度を３０度程度に低下させることができることがわかる。 From this result, by setting the maximum spray amount to 10 g / m 3 on the basis of the minimum absolute humidity in Tokyo, the increase in humidity is suppressed to about 80% and the dry bulb temperature is set to about 30 degrees. It can be seen that it can be lowered.
以上の説明では、東京の最低絶対湿度を基準にして、適切な噴霧量を算出した。一方、ミスト噴霧は、トンネル内の気温低下のために行われる。そこで、次に、国内で最高気温記録のある熊谷、また過去の気象データの揃っている岐阜、それに東京の三都市の過去の最高気温時を基準に、最適な噴霧量の検討を行った。 In the above description, an appropriate spray amount was calculated based on the lowest absolute humidity in Tokyo. On the other hand, mist spraying is performed to reduce the temperature in the tunnel. Then, next, we examined the optimum spray amount based on Kumagaya, which has the highest temperature record in Japan, Gifu, which has historical data, and the three highest cities in Tokyo.
これら三都市の過去の最高気温は、以下のようになっていた。
熊谷：２００７年８月１６日に、最高気温４０．９℃（１４時４２分）、最低湿度２８％（１４時４４分）
岐阜：２００７年８月１６日に、最高気温３９．８℃（１４時１１分）、最低湿度３３％（１４時１５分）
東京：２００４年７月２０日に、最高気温３９．５℃（１２時５８分）、最低湿度２６％（１３時３９分）
The past maximum temperatures of these three cities were as follows.
Kumagaya: On August 16, 2007, the maximum temperature was 40.9 ° C (14:42) and the minimum humidity was 28% (14:44).
Gifu: On August 16, 2007, maximum temperature 39.8 ° C (14:11), minimum humidity 33% (14:15)
Tokyo: On July 20, 2004, the maximum temperature was 39.5 ° C (12:58) and the minimum humidity was 26% (13:39).
これらのデータから、最高気温と最低湿度の出現時刻には、大きな差はないことがわかる。これより、最高気温と最低湿度の事象が同時刻に出現したとして絶対湿度を算出すると、各都市での結果は、以下のようになる。
熊谷：絶対湿度０．０１３６７ｋｇ／ｋｇ（ＤＡ）
岐阜：絶対湿度０．０１５２３ｋｇ／ｋｇ（ＤＡ）
東京：絶対湿度０．０１１７５ｋｇ／ｋｇ（ＤＡ）
従って、このデータの中では、東京の絶対湿度が最も低い。
From these data, it can be seen that there is no significant difference between the appearance time of the highest temperature and the lowest humidity. From this, if absolute humidity is calculated assuming that the events of maximum temperature and minimum humidity appear at the same time, the result in each city is as follows.
Kumagaya: Absolute humidity 0.01367kg / kg (DA)
Gifu: Absolute humidity 0.01523kg / kg (DA)
Tokyo: Absolute humidity 0.01175kg / kg (DA)
Therefore, in this data, the absolute humidity in Tokyo is the lowest.
図３は、本発明の実施の形態１におけるミスト噴霧に関連するパラメータを変更したときの別の測定結果をまとめたものであり、上述した東京の最高気温を基準に、適切な噴霧量の算定を行った結果を示している。図３に示したデータのうち、状態（１）と状態（２）、状態（３）と状態（４）、状態（５）と状態（６）が、それぞれペアとなっている。 FIG. 3 summarizes another measurement result when the parameters related to mist spraying in Embodiment 1 of the present invention are changed, and calculation of an appropriate spray amount based on the above-mentioned maximum temperature in Tokyo. The result of having performed is shown. Of the data shown in FIG. 3, state (1) and state (2), state (3) and state (4), state (5) and state (6) are paired.
具体的には、状態（１）から状態（２）への変化は、以下の内容を示している。
・状態（１）は、トンネル内が、東京での過去の最高気温の状態に相当する、絶対湿度０．０１１７５ｋｇ／ｋｇ（ＤＡ）、乾球温度３９．５度のときに、相対湿度が２６．０％である状態を示している。
・状態（２）は、相対湿度が、状態（１）の２６．０％から、視環境確保の目安である８０％近傍の状態になる際の、加湿量を算出するとともに、その加湿量を加えたときの温度低下状態を示している。
Specifically, the change from the state (1) to the state (2) indicates the following contents.
-State (1) is a relative humidity of 26 when the tunnel has an absolute humidity of 0.01175 kg / kg (DA) and a dry bulb temperature of 39.5 degrees, which corresponds to the past maximum temperature in Tokyo. The state is 0.0%.
-State (2) calculates the amount of humidification when the relative humidity changes from 26.0% of state (1) to a state close to 80%, which is a standard for securing the visual environment, and calculates the amount of humidification. The temperature drop state when added is shown.
すなわち、状態（１）に対して、相対湿度を８０％近傍に抑えるための加湿量は、０．００６９５ｋｇ／ｍ３として算出され、この加湿量を加えることで、乾球温度が３９．５℃から２６．２℃まで低下することがわかる。 That is, with respect to the state (1), the humidification amount for suppressing the relative humidity to around 80% is calculated as 0.00695 kg / m 3 , and by adding this humidification amount, the dry bulb temperature becomes 39.5 ° C. It turns out that it falls to 26.2 degreeC.
また、状態（３）から状態（４）への変化は、以下の内容を示している。
・状態（３）は、絶対湿度０．０１１７５ｋｇ／ｋｇ（ＤＡ）における最高気温（乾球温度）が３９．５℃よりもさらに気温上昇した４５．０℃を想定している。この際の相対湿度は、１９．５％である。
・状態（４）は、相対湿度が、状態（３）の１９．５％から、視環境確保の目安である８０％近傍の状態になる際の、加湿量を算出するとともに、その加湿量を加えたときの温度低下状態を示している。
The change from the state (3) to the state (4) indicates the following contents.
State (3) assumes that the maximum temperature (dry bulb temperature) at an absolute humidity of 0.01175 kg / kg (DA) is 45.0 ° C., where the temperature has risen further than 39.5 ° C. The relative humidity at this time is 19.5%.
-State (4) calculates the amount of humidification when the relative humidity changes from 19.5% of state (3) to a state close to 80%, which is a standard for securing the visual environment. The temperature drop state when added is shown.
すなわち、状態（３）に対して、相対湿度を８０％近傍に抑えるための加湿量は、０．００８８７ｋｇ／ｍ３として算出され、この加湿量を加えることで、乾球温度が４５．０℃から２７．７℃まで低下することがわかる。 That is, with respect to the state (3), the humidification amount for suppressing the relative humidity to around 80% is calculated as 0.00887 kg / m 3 , and by adding this humidification amount, the dry bulb temperature becomes 45.0 ° C. It turns out that it falls to 27.7 degreeC.
また、状態（５）から状態（６）への変化は、以下の内容を示している。
・状態（５）は、状態（１）における乾球温度３９．５℃が、さらに気温上昇して、トンネル内の最大温度より高い５０．０℃になった状態を示している。この温度上昇により、相対湿度も２６．０％から１５．２％まで低下している。
・状態（６）は、加湿量０．００９７ｋｇ／ｍ３を加えたときの温度低下状態を示している。
The change from the state (5) to the state (6) indicates the following contents.
State (5) shows a state in which the dry bulb temperature of 39.5 ° C. in state (1) further rises to 50.0 ° C., which is higher than the maximum temperature in the tunnel. As a result of this temperature increase, the relative humidity also decreases from 26.0% to 15.2%.
State (6) shows a temperature drop state when a humidification amount of 0.0097 kg / m 3 is added.
すなわち、状態（５）に対して、加湿量０．００９７ｋｇ／ｍ３を加えることで、乾球温度が５０．０℃から３１．０℃まで低下し、相対湿度も、上限の８０％よりも低い６９．３％に抑えられていることがわかる。 That is, by adding a humidification amount of 0.0097 kg / m 3 to the state (5), the dry bulb temperature decreases from 50.0 ° C. to 31.0 ° C., and the relative humidity is also higher than 80% of the upper limit. It turns out that it is suppressed to 69.3% which is low.
これらの結果から、東京の最高気温を基準にした場合にも、図２により算出した噴霧量の最大値１０ｇ／ｍ３よりも低い噴霧量で、湿度の上昇を８０％程度に抑えた上で、乾球温度を３０度程度に低下させることができることがわかる。 From these results, even when the highest temperature in Tokyo is used as a reference, the increase in humidity is suppressed to about 80% with a spray amount lower than the maximum spray amount of 10 g / m 3 calculated according to FIG. It can be seen that the dry bulb temperature can be reduced to about 30 degrees.
従って、図２、図３の結果から、単位体積あたりの噴霧量の上限値を、１０ｇ／ｍ３に設定できることがわかる。 Therefore, it can be seen from the results of FIGS. 2 and 3 that the upper limit value of the spray amount per unit volume can be set to 10 g / m 3 .
＜２．ミスト粒径と噴霧量の検討＞
次に、ミスト噴霧区間２００ｍにおいて、噴霧ノズルの設置高さを６ｍとした際に、ミスト粒径、および噴霧量を変化させた場合における検証結果について説明する。図４は、本発明の実施の形態１において、ミスト粒径および噴霧量を変化させたときの冷却状態および視環境状態の検証結果をまとめたものである。
<2. Examination of mist particle size and spray amount>
Next, the verification results when the mist particle size and the spray amount are changed when the installation height of the spray nozzle is 6 m in the mist spray section 200 m will be described. FIG. 4 summarizes the verification results of the cooling state and the visual environment state when the mist particle size and the spray amount are changed in the first embodiment of the present invention.
具体的には、３通りのミストのザウター平均粒径と、３通りの単位体積当たりの噴霧量との組み合わせである９種の実施例について、実施例２において得られた良好な冷却状態、および良好な視環境状態を指標「１００」として、他の実施例の指標値を求めた結果が、図４にまとめて示されている。 Specifically, for the nine examples that are combinations of the Sauter average particle size of three types of mist and the spray amount per unit volume of three types, the good cooling state obtained in Example 2, and The results of obtaining the index values of the other examples using the favorable visual environment state as the index “100” are collectively shown in FIG.
なお、本発明におけるミストは、小さな径の水滴を意味する。そして、ミストの平均粒径は、噴霧ノズル１０の中心軸上でオリフィスの先端から５０ｍｍ離れた箇所でレーザ回折法により測定した体面積平均粒径を意味しており、この平均粒径のことを、本発明では、「ザウター平均粒径」と称している。
In addition, the mist in this invention means the water droplet of a small diameter. The average particle size of the mist means the average particle size of the body area measured by the laser diffraction method at a
また、冷却状態、および視環境状態は、以下のようにして評価した。
・冷却状態の評価：ミスト噴霧区間の前後に設置された温湿度計（図１における温湿度計３０（１）、３０（２）に相当）による温度測定値により、冷却温度効果を評価
・視環境状態の評価：大型車ドライバーの視線高さ（路面から２．２ｍの高さ）において、ドライバー視環境の主観評価を実施
Moreover, the cooling state and the visual environment state were evaluated as follows.
・ Evaluation of the cooling state: Evaluate and evaluate the cooling temperature effect by measuring the temperature with the hygrometer installed before and after the mist spray section (corresponding to the thermohygrometers 30 (1) and 30 (2) in FIG. 1). Evaluation of environmental conditions: Subjective evaluation of the driver's visual environment at the gaze height (2.2m from the road surface) of a large car driver
この図４に示した検証結果から、以下のことがわかる。
（１）ミストのザウダー平均粒径について
・ミストのザウダー平均粒径は、小さいほど同一噴霧量における水粒子の表面積が大きくなるため、気化しやすい状態となる。この結果、同一の噴霧量に対しては、ミストのザウダー平均粒径が小さいほど、冷却効果が発揮されている。逆に、ミストのザウダー平均粒径が８０μｍ以上の場合（実施例３、実施例６、実施例９に相当）には、水粒子の表面積が小さくなるため、気化しにくい状態となり、結果として、冷却効果が鈍くなっている。
・さらに、ミストのザウダー平均粒径が８０μｍ以上の場合には、気化しきれない水粒子がフロントガラスに付着するため、視環境が著しく劣化している。
・なお、ミストのザウダー平均粒径を７μｍ未満とする噴霧ノズルは、製造コストが高くなるため一般的ではない。
From the verification results shown in FIG. 4, the following can be understood.
(1) About the Souder average particle diameter of the mist • The smaller the Sauer average particle diameter of the mist, the larger the surface area of the water particles at the same spray amount, and thus the more easily vaporized. As a result, for the same spray amount, the cooling effect is exhibited as the Sauder average particle size of the mist is smaller. On the other hand, when the Sauder average particle size of the mist is 80 μm or more (equivalent to Example 3, Example 6, and Example 9), the surface area of the water particles is small, so that it is difficult to vaporize. The cooling effect is dull.
In addition, when the Sauder average particle diameter of the mist is 80 μm or more, water particles that cannot be vaporized adhere to the windshield, so that the visual environment is remarkably deteriorated.
In addition, the spray nozzle which makes the Sauder average particle diameter of mist less than 7 micrometers is uncommon since manufacturing cost becomes high.
（２）単位面積当たりの噴霧量について
・単位体積当たりの噴霧量が多いほど、冷却効果は高くなっている。
・単位体積当たりの噴霧量が１２ｇ／ｍ３の場合には、噴霧区間の相対湿度が上がり過ぎ、気化しきれない水粒子がフロントガラスに付着するため、視環境が著しく悪化している。
(2) About the spray amount per unit area-The greater the spray amount per unit volume, the higher the cooling effect.
When the spray amount per unit volume is 12 g / m 3 , the relative humidity in the spray section increases too much, and water particles that cannot be vaporized adhere to the windshield, so the visual environment is significantly deteriorated.
従って、図４の結果から、ミストのザウダー平均粒径は、８０μｍ未満、単位体積当たりの噴霧量は、１０ｇ／ｍ３以下が適切であり、３０μｍ未満、単位体積当たりの噴霧量は、５ｇ／ｍ３以下が最適であるといえる。 Therefore, from the results of FIG. 4, it is appropriate that the average particle size of the mist is less than 80 μm and the spray amount per unit volume is 10 g / m 3 or less, and the spray amount per unit volume is less than 30 μm and 5 g / m 3. m 3 or less can be said to be optimal.
＜３．ノズル設置高さの検討＞
次に、ミスト噴霧区間２００ｍにおいて、ミストのザウダー平均粒径を７μｍ以上３０μｍ未満、単位体積当たりの噴霧量を５ｇ／ｍ３とした際に、噴霧ノズル１０の設置高さを変化させた場合における検証結果について説明する。図５は、本発明の実施の形態１において、噴霧ノズル１０の設置高さを変化させたときの冷却状態および視環境状態の検証結果をまとめたものである。
<3. Examination of nozzle installation height>
Next, in the mist spray section 200 m, when the average particle size of the mist is 7 μm or more and less than 30 μm and the spray amount per unit volume is 5 g / m 3 , the installation height of the
具体的には、噴霧ノズル１０の設置高さとして、６ｍと３．５ｍの２条件について、冷却状態および視環境状態の指標値を求めた結果が、図５にまとめて示されている。また、冷却状態、および視環境状態については、先の図４の場合と同様の評価を行った。
Specifically, the results of obtaining the index values of the cooling state and the visual environment state for two conditions of 6 m and 3.5 m as the installation height of the
図５において、設置高さが６ｍである条件１は、先の図４における条件１と同条件であり、指標値も同様の値が示されている。一方、設置高さが３．５ｍである条件２では、視環境状態については、条件１と同レベルの結果が得られ、冷却状態に付いては、条件１よりもさらに改善されていることがわかる。
In FIG. 5, the condition 1 where the installation height is 6 m is the same condition as the condition 1 in the previous FIG. 4, and the index value has the same value. On the other hand, in the
従って、図５の結果から、噴霧ノズルの設置高さは、６ｍよりも低い方が、冷却効果が高くなることがわかる。 Therefore, it can be seen from the results of FIG. 5 that the cooling effect is higher when the installation height of the spray nozzle is lower than 6 m.
＜４．トンネル内の風速と噴霧量の検討＞
次に、半閉鎖空間であるトンネル内の風速について、検討する。具体的には、トンネル内の送排気による風速に応じて噴霧量を変えることが考えられる。
<4. Examination of wind speed and spray amount in tunnel>
Next, the wind speed in the tunnel, which is a semi-enclosed space, will be examined. Specifically, it is conceivable to change the spray amount in accordance with the wind speed by air sending and exhausting in the tunnel.
風速が０ｍ／ｓに近い場合には、ミスト噴霧により冷却された低温・高湿度空気が同じ場所に留まるため、過剰噴霧による未蒸散水滴が発生し、視程障害につながる。そのため、風速が小さいときには、風速が大きいときと比較して、噴霧量を減少させることで、過剰噴霧を防ぐことができる。 When the wind speed is close to 0 m / s, the low-temperature and high-humidity air cooled by the mist spray stays in the same place, so that undistilled water droplets are generated due to excessive spraying, resulting in a visibility problem. Therefore, when the wind speed is low, excessive spraying can be prevented by reducing the spray amount compared to when the wind speed is high.
一方、風速がある場合（例えば、風速４ｍ／ｓ）には、ミスト噴霧により冷却された低温・高湿度空気が同じ場所に留まることなく、下流に流れていき、過剰噴霧による未蒸散水滴が発生する状況が起こりにくくなる一方で、冷却した空気も下流に流される。そのため、風速が大きいときには、風速が小さいときと比較して、噴霧量を増加させることで、視程障害を発生させることなく、トンネル内の温度上昇を抑制することができる。 On the other hand, when there is wind speed (for example, wind speed 4m / s), the low-temperature and high-humidity air cooled by the mist spray flows downstream without staying at the same place, and non-distilled water droplets are generated due to excessive spray. However, the cooled air is also flowed downstream. Therefore, when the wind speed is high, the temperature rise in the tunnel can be suppressed without increasing visibility by increasing the amount of spray compared to when the wind speed is low.
例えば、トンネルの断面積を７０ｍ２と仮定した場合、風速１ｍ／ｓの風が吹くと空気が１ｍ／ｓ移動するので、ある地点で見ると１秒間に７０ｍ３の空気が通過することになる。これが風速４ｍ／ｓの場合、移動する空気の体積は２８０ｍ３となるため、風速１ｍ／ｓで風が吹いている場合に対して、風速４ｍ／ｓで風が吹いている場合では、噴霧対象となる空気の量が４倍になっているため、噴霧量を４倍にして容積あたりの噴霧量を同等として風速１ｍ／ｓ時と同等の気温低下を得ることが考えられる。 For example, assuming that the cross-sectional area of the tunnel is 70 m 2 , the air moves 1 m / s when a wind with a wind speed of 1 m / s blows, and therefore 70 m 3 of air passes per second at a certain point. . When this is a wind speed of 4 m / s, the volume of the moving air is 280 m 3 , so when the wind is blowing at a wind speed of 1 m / s, the wind is blowing at a speed of 4 m / s. Therefore, it is conceivable to obtain a temperature drop equivalent to that when the wind speed is 1 m / s by making the spray amount quadrupled and making the spray amount per volume equal.
このように、温湿度の条件が同一であれば、風速によって最大噴霧量を変化することが考えられる。例えば、断面積が７０ｍ２のトンネルに単位体積当たりの最大噴霧量である１０ｇ／ｍ３を噴霧できる温湿度条件で、風速１ｍ／ｓの時には７００ｇ／ｓ噴霧できるところに、風速４ｍ／ｓの時には２８００ｇ／ｓ、風速１２ｍ／ｓの時には８４００ｇ／ｓ噴霧することで同等の気温低下を得ることができる。 Thus, if the conditions of temperature and humidity are the same, it is conceivable that the maximum spray amount changes depending on the wind speed. For example, a tunnel with a cross-sectional area of 70 m 2 can be sprayed with 700 g / s at a wind speed of 1 m / s under a temperature and humidity condition where a maximum spray amount of 10 g / m 3 per unit volume can be sprayed. Sometimes, 2800 g / s, and when the wind speed is 12 m / s, spraying 8400 g / s can obtain the same temperature drop.
このように噴霧量制御部４０は、風向風速計により計測された風速の大きさに応じて、噴霧量を適切に制御することで、トンネル内の温度上昇抑制と、トンネル内利用者の視環境確保の両立を図ることができる。
As described above, the spray
＜５．送気ダクト内のミスト噴霧に関する検討＞
トンネル内の換気方式は、自然換気と機械換気の２方式があり、機械換気では、縦流換気方式と横流換気方式がある。また両者を併用する場合もある。ここでは、横流換気方式について説明する。
<5. Study on mist spraying in air duct>
There are two ventilation systems in the tunnel: natural ventilation and mechanical ventilation. In mechanical ventilation, there are a longitudinal ventilation system and a cross-flow ventilation system. Moreover, both may be used together. Here, the crossflow ventilation method will be described.
図６は、本発明の実施の形態１におけるトンネル内の横流換気方式の概要図である。図６（ａ）は、トンネルの長手方向の断面図であり、送気ダクト、送気口、排気ダクト、排気口の説明図である。また、図６（ｂ）は、トンネルを輪切りにした方向の断面図であり、ミストノズルの配置と、送気および排気の関係を示している。 FIG. 6 is a schematic diagram of the cross-flow ventilation system in the tunnel according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 6A is a cross-sectional view in the longitudinal direction of the tunnel, and is an explanatory diagram of an air supply duct, an air supply port, an exhaust duct, and an exhaust port. FIG. 6B is a cross-sectional view in a direction in which the tunnel is cut, and shows the relationship between the arrangement of the mist nozzle and the air supply and exhaust.
横流換気方式では、トンネル側面に開口を設け、外気を送気する。そこで、この開口から、ミスト噴霧により気温低下した空気を噴出し、トンネル内の気温を低下させることが考えられる。 In the cross-flow ventilation system, an opening is provided on the side of the tunnel to send outside air. Therefore, it is conceivable that air whose temperature has been lowered by mist spray is ejected from this opening to lower the temperature in the tunnel.
図６（ａ）に示したように、側面の送気口から外気を送気して、排気口からトンネル外に排出する。そして、図６（ｂ）に示したように、ミストノズルは、送気ダクト内に設置される。この場合の噴霧量は、ダクト内の温湿度、風速に応じて変更する。 As shown in FIG. 6A, outside air is supplied from the air supply port on the side surface, and is discharged out of the tunnel from the exhaust port. And as shown in FIG.6 (b), a mist nozzle is installed in an air supply duct. The spray amount in this case is changed according to the temperature and humidity in the duct and the wind speed.
ダクト内にノズルを設置すると、ダクトから送気口までの距離があるので、トンネル内面に直接設置するよりも、蒸散する距離を長く得られる。この結果、視程確保には、有利である。なお、送気ダクト内の温湿度、風速を計測する位置は、噴霧区間の上流あるいは噴霧区間内とすることができる。 When the nozzle is installed in the duct, there is a distance from the duct to the air supply port, so that the transpiration distance can be obtained longer than the direct installation on the inner surface of the tunnel. As a result, it is advantageous for ensuring visibility. In addition, the position which measures the temperature / humidity and the wind speed in the air supply duct can be upstream of the spray section or within the spray section.
さらに、ダクト内噴霧において、ミストノズルの設置位置は、図７（ｂ）に例示したように、横向きや下向き等が可能であり、トンネル壁面に設置するよりも自由度が増える。 Further, in the spray in the duct, as illustrated in FIG. 7B, the installation position of the mist nozzle can be laterally or downward, and the degree of freedom is increased as compared with the installation on the tunnel wall surface.
なお、ダクト内噴霧用のミストノズルは、図７（ａ）に示したように、送気口に対応した位置に設置する。すなわち、長手方向に設置されている送気口に対応して、ダクト内にノズルを設置する。 In addition, the mist nozzle for spraying in a duct is installed in the position corresponding to an air supply port, as shown to Fig.7 (a). That is, a nozzle is installed in the duct corresponding to the air supply port installed in the longitudinal direction.
＜６．トンネル内の後方支援に関する検討＞
先の図１に示したトンネル内を想定すると、風下ほど、温度が高くなる傾向がある。従って、複数の温湿度計３０による温度の計測結果は、風下の計測結果ほど高い温度を示すこととなる。
<6. Study on Logistics Support in Tunnel>
Assuming the inside of the tunnel shown in FIG. 1, the temperature tends to increase as the wind goes down. Therefore, the temperature measurement result by the plurality of
そこで、複数の噴霧ノズル１０を、設置位置に応じて個別制御可能な場合には、風下の温度計測結果に基づいて、その計測結果が得られた温湿度計よりも前方側に設置されている噴霧ノズル１０により、後方支援を目的とした噴霧量制御を行うことで、トンネル全体として適切な温度上昇抑制効果を得ることができる。
Therefore, when the plurality of
すなわち、噴霧量制御部４０は、複数に分割されたミスト噴霧区間のそれぞれの区間に属する温湿度計および噴霧ノズルを把握しておくことで、通行方向に対して後段の温度計測値に応じて、それよりも前段の噴霧ノズルの噴霧量を調整する後方支援制御を行うことができる。
That is, the spray
最後に、制御構成図を用いて、本願発明の制御方法について説明する。図８は、本発明の実施の形態１におけるトンネル内降温用噴霧システムの制御構成図である。噴霧量制御部４０は、記憶部４１を有している。そして、この記憶部４１には、風速および温度と、噴霧ノズル１０から噴霧される単位体積あたりの噴霧量との対応関係が規定されたテーブルがあらかじめ記憶されている。
Finally, the control method of the present invention will be described using a control configuration diagram. FIG. 8 is a control configuration diagram of the spray system for temperature drop in the tunnel according to the first embodiment of the present invention. The spray
そして、噴霧量制御部４０は、風向風速計２０により計測された風速、および複数の温湿度計３０により計測された温度に応じて、記憶部４１に記憶されたテーブルを参照することで、計測結果に応じた適切な噴霧量を求め、複数の噴霧ノズル１０の噴霧量制御を行うことができる。
And the spray
なお、複数の噴霧ノズル１０は、上述したように、送気ダクト内に設置することも可能である。また、噴霧量制御部４０は、温度の計測結果だけに基づく噴霧量制御、風速の計測結果だけに基づく噴霧量制御、温度および風速の両方の計測結果に基づく噴霧量制御を行うことが可能である。
Note that the plurality of
また、温湿度計３０による湿度の計測結果が所定の値以上のときには、ミスト噴霧を行わないように制御することも可能である。このような制御を行うことで、視環境が低下することを抑制することができる。
Further, when the measurement result of the humidity by the
また、図８を用いた説明では、記憶部４１内にテーブルがあらかじめ記憶されている場合について説明したが、数式や関数などにより、計測結果から噴霧量を算出することも可能である。 In the description using FIG. 8, the case where the table is stored in advance in the storage unit 41 has been described. However, the spray amount can be calculated from the measurement result by using mathematical formulas or functions.
以上のように、実施の形態１によれば、半閉鎖空間であるトンネル内において、温度上昇抑制と、トンネル内利用者の視環境確保の両立を図るミスト噴霧を実現することができる。特に、噴霧量の上限時の規定、あるいは風速に応じた適切な噴霧量制御を実現できる。さらに、トンネル内ばかりではなく、送気ダクト内のミスト噴霧も可能である。 As described above, according to the first embodiment, it is possible to realize mist spray that achieves both suppression of temperature rise and securing of the visual environment for users in the tunnel in the tunnel that is a semi-closed space. In particular, it is possible to realize an appropriate spray amount control according to the upper limit of the spray amount or the wind speed. Furthermore, mist spraying not only in the tunnel but also in the air supply duct is possible.
１０ 噴霧ノズル、２０ 風向風速計、３０ 温湿度計、４０ 噴霧量制御部、４１ 記憶部。 10 spray nozzle, 20 wind direction anemometer, 30 thermohygrometer, 40 spray amount control unit, 41 storage unit.
Claims (2)
前記噴霧ノズルから噴霧される前記ミストのザウター平均粒径を８０μｍ未満に調整したとき、単位体積あたりの噴霧量の上限値は、１０ｇ／ｍ３に設定されるとともに、前記トンネルの断面積と前記トンネル内の風速との積として求まる単位時間あたりに移動する空気の体積に応じて、前記上限値以内となる単位時間あたりの噴霧量が設定される
トンネル内降温用噴霧システム。 In a tunnel that is a semi-enclosed space, water is sprayed as a mist from a spray nozzle installed in a predetermined mist spray section in the tunnel, ensuring the visual environment of the driver using the tunnel, A tunnel temperature drop spraying system that suppresses the temperature rise of the tunnel,
When the Sauter average particle size of the mist sprayed from the spray nozzle is adjusted to less than 80 μm, the upper limit value of the spray amount per unit volume is set to 10 g / m 3 , and the cross-sectional area of the tunnel and the tunnel A spray system for temperature drop in a tunnel, in which a spray amount per unit time that is within the upper limit value is set according to a volume of air moving per unit time obtained as a product of wind speed in the tunnel.
前記噴霧ノズルの設置高さは、６ｍ以下の範囲に設定される
トンネル内降温用噴霧システム。 The spray system for temperature drop in a tunnel according to claim 1,
The installation height of the spray nozzle is set to a range of 6 m or less.
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