JPH10246100A - トンネル換気システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＷＩ計を使用することなく、トンネル内を流
れる風の向き、風速などを測定し得るようにし、システ
ム低コスト化を図るとともに、トンネル内の換気効率低
下、換気制御不能などを回避して、各ジェットファンの
運転台数と、回転方向とを経済的、効率的に制御する。 【解決手段】 各ジェットファン２のうち、停止状態に
されているジェットファン２の回転方向、回転速度に基
づき、トンネル内を流れる風の向き、風速を検出し、こ
の検出結果を使用し、換気制御装置５によって、トンネ
ル内の空気を予め設定された状態に保つのに必要な換気
量を計算し、この換気量に基づき、正転指令、逆転指
令、停止指令などを生成して、トンネル内に設けられた
各ジェットファン２を動作させ、トンネル内を換気す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車道路に設け
られたトンネル内の換気を行なうトンネル換気システム
に係わり、特にトンネルでの換気に必要な風向、風速な
どを、より正確に測定して、トンネル内の換気を最適に
制御するトンネル換気システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、トンネルの換気制御方式として、
省エネルギー化、省コスト化、実現の容易性などの観点
から、トンネルの大小に関係無く、トンネル内にある空
気が流れている方向に換気する縦流換気方式を使用する
ことが多い。

【０００３】図２はこのような縦流換気方式を使用した
トンネル換気システムの一例を示す全体構成図である。

【０００４】この図に示すトンネル換気システム１０１
は、トンネル１０２内に配置され、トンネル１０２内に
ある空気の状態を測定するセンサ群１０３と、トンネル
１０２の外に配置された電気室内に配置され、センサ群
１０３の測定動作で得られた各測定結果に基づき、トン
ネル１０２内の空気を予め設定された状態に保つのに必
要な換気量を計算するとともに、この換気量に基づいて
正転指令、逆転指令、停止指令などを生成する換気制御
装置１０４と、トンネル１０２内の天上などに配置さ
れ、換気制御装置１０４から出力される正転指令、逆転
指令、停止指令などに基づき、正転方向、逆転方向に回
転して、トンネル１０２内の換気を行なう複数のジェッ
トファン１０５とを備えている。

【０００５】センサ群１０３は、トンネル１０２内の所
定場所に配置され、トンネル１０２内にある空気の汚染
度、透明度を測定するＶＩ計（煙霧透過率計）１０６
と、トンネル１０２内の一酸化炭素濃度を測定するＣＯ
計（一酸化炭素濃度計）１０７と、トンネル１０２内を
流れている空気の向きおよび流速などを測定するＷＩ計
（風向／風速計）１０８とを備えており、トンネル１０
２内にある空気の汚染度、透明度、一酸化炭素濃度、風
向、風速を測定し、これらの各測定結果を換気制御装置
１０４に供給する。

【０００６】換気制御装置１０４は、センサ群１０３か
ら出力される各測定結果を取り込むＡＩ基板（アナログ
基板）と、各ジェットファン１０５の運転状態（正転状
態、逆転状態）を取り込むＤＩ基板（デジタル入力基
板）と、このＤＩ基板によって取り込まれた各ジェット
ファン１０５の運転状態、ＡＩ基板によって取り込まれ
た各測定結果に基づき、換気制御に必要な演算を行なう
ＣＰＵ基板（計算機基板）と、このＣＰＵ基板の演算結
果に基づき、正転指令、逆転指令、停止指令などを発生
して、各ジェットファン１０５を正転、逆転、停止させ
るＤＯ基板（デジタル出力基板）とを備えており、セン
サ群１０３から出力される各測定結果と、各ジェットフ
ァン１０５の運転状態とを取り込んで、トンネル１０２
内を通過する自動車の排ガスによる空気の汚れ、自然、
天候などで生じる霧の量、トンネル１０２内を流れる空
気の方向、風速などが予め設定されている基準値からど
の程度、ずれているかを計算し、この計算処理で得られ
た換気量に基づき、各ジェットファン１０５の運転台
数、回転方向を計算して、運転対象となった各ジェット
ファン１０５を正転方向、逆転方向のいずれかの方向に
回転させて、トンネル１０２内の汚染濃度を改善する。

【０００７】この際、このトンネル換気システム１０１
では、縦流換気方式を使用して、トンネル１０２内の換
気を行なっていることから、ＷＩ計（風向／風速計）１
０８を使用してトンネル１０２内を流れている空気の向
きおよび流速などを測定し、トンネル１０２内を流れて
いる空気の流れに逆らわないように、運転対象となって
いる各ジェットファン１０５の回転方向を決めて、電力
の使用量を低減させるとともに、換気効率を向上させ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のトンネル換気システム１０１においては、次に
述べるような問題があった。

【０００９】このようなトンネル換気システム１０１で
は、縦流換気方式を使用している関係上、トンネル１０
２内に設けられるＷＩ計１０８の数が換気制御精度に大
きな影響を与えることから、トンネル１０２内に設けら
れるＷＩ計１０８の数を多くすることが望ましい。

【００１０】ところが、実際のシステムでは、通常、一
方通行のトンネルで、１台のＷＩ計１０８を設置し、ま
た対面通行のトンネルでも、上り側に１台、下り側に１
台の、計２台のＷＩ計１０８を設置しているのみであ
り、またＷＩ計１０８の設置場所も、トンネル１０２内
の側壁面に限定していることから、既存のＷＩ計１０８
を使用しても、トンネル１０２内を流れる空気の向き、
その流速などを正確に測定することが難しく、各ジェッ
トファン１０５の制御台数と、回転方向とを経済的、効
率的に運転することが難しいという問題があった。

【００１１】また、トンネル１０２内に設けられている
ＷＩ計１０８の台数が少ないことから、これらＷＩ計１
０８が故障したとき、換気制御に必要な風向、風速など
の測定結果が不足して、トンネル１０２内の換気効率が
低下してしまい、最悪の場合には、風向、風速などが測
定不能になって、トンネル１０２内の換気制御を行なう
ことができなくなってしまうことがあった。

【００１２】本発明は上記の事情に鑑み、風向、風速を
専用に測定するＷＩ計などの測定装置を使用することな
く、トンネル内を流れる風の向き、風速などを測定する
ことができ、これによってＷＩ計を使用していない分だ
け、システムの低コスト化を図ることができ、さらにト
ンネル内を流れる風の向き、風速などを複数のポイント
で測定することができるとともに、測定不足、測定不能
などに起因するトンネル内の換気効率低下、換気制御不
能などを回避して、各ジェットファンの運転台数と、回
転方向とを経済的、効率的に制御することができるトン
ネル換気システムを提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、トンネル内に設けられたジェットファン
を正転または逆転させて、前記トンネル内の換気を行な
うトンネル換気システムにおいて、前記ジェットファン
の停止時における自走回転によって得られた発電電力
を、風向、風速量に変換する手段と、これら風向、風速
量を使用して、前記ジェットファンの動作を制御する手
段とを備えたことを特徴としている。

【００１４】上記の構成において、この発明では、ジェ
ットファンが自走回転して発生した発電電力を、風向、
風速量に変換し、これら風向、風速量を使用して、前記
ジェットファンの動作を制御することにより、風向、風
速を専用に測定するＷＩ計などの測定装置を使用するこ
となく、トンネル内を流れる風の向き、風速などを測定
し得るようにし、これによってＷＩ計を使用していない
分だけ、システムの低コスト化を図り、さらにトンネル
内を流れる風の向き、風速などを複数のポイントで測定
し得るようにするとともに、測定不足、測定不能などに
起因するトンネル内の換気効率低下、換気制御不能など
を回避して、各ジェットファンの運転台数と、回転方向
とを経済的、効率的に制御する。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は本発明によるトンネル換気
システムの実施の形態を示す回路図である。

【００１６】この図に示すトンネル換気システム１は、
トンネル（図示は省略する）の天上部分に取り付けら
れ、電力が供給されているとき、電力の相方向に応じた
回転方向に回転してトンネル内の換気を行なう複数のジ
ェットファン２と、これら各ジェットファン２が停止状
態の時に、これら各ジェットファン２の回転方向、回転
速度を検出して風向検知信号（正転検知信号または逆転
検知信号）、風速検知信号を生成する風向／風速検出装
置３と、トンネル内に配置され、トンネル内にある空気
の状態を測定するセンサ群４と、トンネルの外に配置さ
れた電気室内に配置され、センサ群４の測定動作、風向
／風速検出装置３の検出動作で得られた各測定結果、風
向検知信号、風速検知信号に基づき、正転指令、逆転指
令、停止指令などを生成する換気制御装置５と、この換
気制御装置５から出力される正転指令、逆転指令、停止
指令などに基づき、３相給電線６から供給される３相電
圧から正転方向の３相電圧、逆転方向の３相電圧を生成
し、これを各ジェットファン２に供給するジェットファ
ン駆動装置７とを備えている。

【００１７】そして、このトンネル換気システム１で
は、各ジェットファン２のうち、停止状態にされている
ジェットファン２の回転方向、回転速度に基づき、トン
ネル内を流れる風の向き、風速を検出し、この検出結果
と、センサ群４によって得られたトンネル内にある空気
の状態とに基づき、換気制御装置５によってトンネル内
の空気を予め設定された状態に保つのに必要な換気量を
計算し、この換気量に基づき、正転指令、逆転指令、停
止指令などを生成して、トンネル内に設けられた各ジェ
ットファン２を動作させ、トンネル内を換気する。

【００１８】この場合、センサ群４は、トンネル内の所
定場所に配置され、トンネル内にある空気の汚染度、透
明度を測定するＶＩ計（煙霧透過率計）８と、トンネル
内の一酸化炭素濃度を測定するＣＯ計（一酸化炭素濃度
計）９とを備えており、トンネル内にある空気の汚染
度、透明度、一酸化炭素濃度を測定し、これらの各測定
結果を換気制御装置５に供給する。

【００１９】また、風向／風速検出装置３は、ジェット
ファン駆動装置７によって各ジェットファン２が停止状
態にされているとき、閉状態になる複数のリレー接点１
０、１１と、これらの各リレー接点１０、１１が閉状態
にされているとき、対応するジェットファン２の発電動
作で得られる３相電圧の相方向を検出し、これが正方向
になっているとき、リレー接点１２を閉状態にして、正
転検知信号（“１”信号）を生成し、また３相電圧の相
方向が負方向になっているとき、リレー接点１２を開状
態にして、逆転検知信号（“０”信号）を生成する複数
の相回転検出器１３と、各リレー接点１０、１１が閉状
態にされているとき、対応するジェットファン２の発電
動作で得られる３相電圧を受ける複数の抵抗１４と、こ
れらの各抵抗１４を介して３相電圧を取り込んで、直流
電圧に変換する複数のコンバータ１５と、これらの各コ
ンバータ１５から出力される直流電圧を換気制御装置５
に供給可能な電流値範囲（ｍＡの範囲）の直流電流（風
速検知信号）に変換する複数の変換器１６とを備えてい
る。

【００２０】そして、各ジェットファン２のうち、停止
状態となっているジェットファン２がトンネル内を流れ
る空気によって回転して３相電圧を発生しているとき、
相回転検出器１３によって、３相電圧の相方向を検出
し、空気の流れ方向（風向）を示す正転検知信号または
逆転検知信号を生成し、これを換気制御装置５に供給す
るとともに、コンバータ１４および変換器１５によって
３相電圧を直流電流（風速検知信号）に変換し、これを
換気制御装置５に供給する。

【００２１】換気制御装置５は、センサ群４から出力さ
れる各測定結果を取り込むとともに、風向／風速検出装
置３から出力される風速検知信号を取り込むＡＩ基板
（アナログ基板）１７と、各ジェットファン２の運転状
態（正転状態、逆転状態）を取り込むとともに、風向／
風速検出装置３から出力される正転検知信号または逆転
検知信号を取り込むＤＩ基板（デジタル入力基板）１８
と、このＤＩ基板１８によって取り込まれた各ジェット
ファン２の運転状態、風向、ＡＩ基板によって取り込ま
れた各測定結果、風速に基づき、換気制御に必要な演算
を行なうＣＰＵ基板（計算機基板）１９と、このＣＰＵ
基板１９の演算結果に基づき、正転指令、逆転指令、停
止指令などを発生するＤＯ基板（デジタル出力基板）２
０とを備えている。

【００２２】そして、センサ群４から出力される各測定
結果と、各ジェットファン２の運転状態と、風向／風速
検出装置３から出力される風速検知信号、正転検知信号
または逆転検知信号とを取り込んで、トンネル内を通過
する自動車の排ガスによる空気の汚れ、自然、天候など
で生じる霧の量、トンネル内を流れる空気の方向、風速
などが予め設定されている基準値からどの程度ずれてい
るかを計算し、この計算処理で得られた換気量に基づ
き、各ジェットファン２の運転台数、回転方向を計算す
るとともに、この計算結果に基づき、運転対象となった
各ジェットファン２に対する正転指令、逆転指令、停止
指令を生成し、これをジェットファン駆動装置７に供給
する。

【００２３】ジェットファン駆動装置７は、換気制御装
置５から正転指令が出力されているとき、対応する各リ
レー接点２１を閉状態にして、３相給電線６から供給さ
れる３相電圧から正転方向の３相電圧を生成し、これを
対応するジェットファン２に供給する複数の正転リレー
２２と、換気制御装置５から逆転指令が出力されている
とき、対応する各リレー接点２３を閉状態にして、３相
給電線６から供給される３相電圧から逆転方向の３相電
圧を生成し、これを対応するジェットファン２に供給す
る複数の逆転リレー２４とを備えており、換気制御装置
５から各ジェットファン２に対する正転指令が出力され
ているとき、正転方向の３相電圧を生成して、正転指令
で指定されたジェットファン２を正転方向に回転させ、
また換気制御装置５から各ジェットファン２に対する逆
転指令が出力されているとき、逆転方向の３相電圧を生
成して、逆転指令で指定されたジェットファン２を逆転
方向に回転させる。また、換気制御装置５から正転指令
または逆転指令のいずれも出力されていないジェットフ
ァン（停止指令が出されたジェットファン）２について
は、これをオープン状態にして、回転自在にする。

【００２４】次に、図１に示す回路図を参照しながら、
この実施の形態によるトンネル内の換気動作について説
明する。

【００２５】今、３台あるジェットファン２が全て正転
方向に回転駆動されて、トンネル内の換気が行われてい
るものと仮定すると、これら１台目〜３台目のジェット
ファン２による換気動作で、トンネル内の空気が換気さ
れ、トンネル内の汚染濃度が順次、低下し、透明度が順
次、高くなる。

【００２６】そして、トンネル内の汚染度、透明度が予
め設定されている基準汚染度、基準透明度に達すると、
ＶＩ計８、ＣＯ計９の測定結果に基づき、換気制御装置
５によってこれが検知され、現在、運転されているジェ
ットファン２のうちの１つ、例えば１台目のジェットフ
ァン２に対する正転指令が解除される。これにより、ジ
ェットファン駆動装置７によって、１台目のジェットフ
ァン２に対する３相電圧の供給が停止されて、これがオ
ープン状態にされ、それまでの慣性エネルギーで、暫く
の間、回転が継続する。

【００２７】この後、１台目のジェットファン２に対す
る３相電圧の給電を停止してから、一定の時間が経過
し、１台目のジェットファン２が持っていた慣性エネル
ギーがゼロになり、このジェットファン２がトンネル内
にある空気の流れにしたがって回転を開始するととも
に、この回転動作に応じた３相電圧の発生を開始し、換
気制御装置５のＣＰＵ基板１９に設けられたタイマがタ
イムアップすると、このＣＰＵ基板１９によってＡＩ基
板１７と、ＤＩ基板１８とが制御されて、風向／風速検
出装置３から出力される風速検知信号、正転検知信号
（または、逆転検知信号）の取り込みが開始され、これ
ら風速検知信号、正転検知信号（または、逆転検知信
号）に基づき、１台目のジェットファン２の回転動作に
よって得られたトンネル内の風向、風速が検知される。

【００２８】次いで、この換気制御装置５によって、１
台目のジェットファン２による測定結果と、センサ群４
から出力される各測定結果と、各ジェットファン２の運
転状態とに基づき、トンネル内を通過する自動車の排ガ
スによる空気の汚れ、自然、天候などで生じる霧の量、
トンネル内を流れる空気の方向、風速などが予め設定さ
れている基準値からどの程度、ずれているかが計算さ
れ、この計算処理で得られた換気量に基づき、各ジェッ
トファン２の運転台数、回転方向が計算されて、運転対
象となった各ジェットファン２に対する正転指令、逆転
指令、停止指令が生成され、これら各ジェットファン２
による、トンネル内の換気処理が行われる。

【００２９】また、２台目のジェットファン２と、３台
目のジェットファン２とによるトンネル内の換気処理が
行われているとき、トンネル内の汚染濃度の上昇した
り、透明度が低下したり、あるいはトンネル内の風速が
低下したりすると、換気制御装置５によって、これが検
知されて、現在、停止状態になっている１台目のジェッ
トファン２に対する正転指令（あるいは、逆転指令）が
生成される。これにより、ジェットファン駆動装置７に
よって、１台目のジェットファン２に対する３相電圧の
供給が開始されるとともに、風向／風速検出装置３によ
る１台目のジェットファン２を使用した風向、風速の測
定動作が停止状態にされる。

【００３０】このように、この実施の形態においては、
各ジェットファン２のうち、停止状態にされているジェ
ットファン２の回転方向、回転速度に基づき、トンネル
内を流れる風の向き、風速を検出し、この検出結果と、
センサ群４によって得られたトンネル内にある空気の状
態とに基づき、換気制御装置５によってトンネル内の空
気を予め設定された状態に保つのに必要な換気量を計算
し、この換気量に基づき、正転指令、逆転指令、停止指
令などを生成して、トンネル内に設けられた各ジェット
ファン２を動作させ、トンネル内を換気するようにして
いるので、トンネル内にＷＩ計を設置することなく、ト
ンネル内を流れる空気の風向、風速を測定することがで
き、これらによってシステム全体の低コスト化を図るこ
とができる。

【００３１】また、この実施の形態では、トンネル内に
複数台、設けられているジェットファン２によってトン
ネル内を流れる空気の風向、風速を測定し、この測定結
果を使用して、トンネル内の換気制御を行なうようにし
ているので、いずれかのジェットファン２が動作可能で
あれば、このジェットファン２を使用して、トンネル内
を流れる空気の風向、風速を測定することができ、これ
によって換気制御装置５によるトンネルの換気制御が不
能になるのを防止し、制御の信頼性を大幅に向上させる
ことができる。

【００３２】さらに、トンネル内の各部に設けられてい
るジェットファン２を使用して、トンネル内を流れる空
気の風向、風速をきめ細かく測定することができ、これ
によってトンネル内を換気する際の換気精度を向上させ
て、各ジェットファン２の制御台数と、回転方向とを経
済的、効率的に運転することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、風
向、風速を専用に測定するＷＩ計などの測定装置を使用
することなく、トンネル内を流れる風の向き、風速など
を測定することができ、これによってＷＩ計を使用して
いない分だけ、システムの低コスト化を図ることがで
き、さらにトンネル内を流れる風の向き、風速などを複
数のポイントで測定することができるとともに、測定不
足、測定不能などに起因するトンネル内の換気効率低
下、換気制御不能などを回避して、各ジェットファンの
運転台数と、回転方向とを経済的、効率的に制御するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるトンネル換気システムの実施の形
態を示す回路図である。

【図２】縦流換気方式を使用した一般的なトンネル換気
システムの一例を示す全体構成図である。

【符号の説明】

１ トンネル換気システム ２ ジェットファン ３ 風向／風速検出装置 ４ センサ群 ５ 換気制御装置 ６ ３相給電線 ７ ジェットファン駆動装置 ８ ＶＩ計 ９ ＣＯ計 １０、１１、１２ リレー接点 １３ 相回転検出器 １４ 抵抗 １５ コンバータ １６ 変換器 １７ ＡＩ基板 １８ ＤＩ基板 １９ ＣＰＵ基板 ２０ ＤＯ基板 ２１、２３ リレー接点 ２２ 正転リレー ２４ 逆転リレー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネル内に設けられたジェットファン
   を正転または逆転させて、前記トンネル内の換気を行な
   うトンネル換気システムにおいて、 前記ジェットファンの停止時における自走回転によって
   得られた発電電力を風向、風速量に変換する手段と、 これら風向、風速量を使用して前記ジェットファンの動
   作を制御する手段と、 を備えたことを特徴とするトンネル換気システム。