トンネル用換気設備
【課題】主排気送風機翼を回転駆動するための駆動機器の動力アップが必要なく、補機故障により換気設備の主機能に影響を及ぼすことが少なく信頼性の高いトンネル用換気設備を提供すること。
【解決手段】主排気送風機１０２を備えたトンネル用換気設備であって、主排気送風機翼５を駆動する電動機２により直接駆動される冷却用ファン７を備え、電動機２を排気流路１０１内の主排気送風機翼５より上流側に設置すると共に、電動機２を電動機保護カバー６で覆い、電動機保護カバー６の主排気送風機翼５の反対側側部に外部冷却空気導入口８、主排気送風機翼５側の側部に外部冷却空気放出口９を設け、外部冷却空気導入ダクト１０を通って電動機保護カバー６内に導入された外部冷却空気を排気流路１０１内に放出する。
【解決手段】主排気送風機１０２を備えたトンネル用換気設備であって、主排気送風機翼５を駆動する電動機２により直接駆動される冷却用ファン７を備え、電動機２を排気流路１０１内の主排気送風機翼５より上流側に設置すると共に、電動機２を電動機保護カバー６で覆い、電動機保護カバー６の主排気送風機翼５の反対側側部に外部冷却空気導入口８、主排気送風機翼５側の側部に外部冷却空気放出口９を設け、外部冷却空気導入ダクト１０を通って電動機保護カバー６内に導入された外部冷却空気を排気流路１０１内に放出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル、特に車道用トンネルの換気設備として好適なトンネル用換気設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１はこの種の従来の車道用のトンネル内の排気を行うトンネル用換気設備の概略を説明するための図である。車道用のトンネル１００には排気流路（換気塔）１０１が連通しており、該排気流路１０１に主排気送風機（例えば軸流送風機）１０２が配置され、該主排気送風機１０２を起動することにより、該主排気送風機１０２により誘引される主排気流（排気）１０３は排気流路１０１を通って外部に放出される。１０４は車道用のトンネル１００内に設置されたジェットファンである。
【０００３】
上記トンネル用換気設備においては、集中換気を行うため換気用送風機である主排気送風機１０２はその容量が大きなものとなる。主排気送風機１０２の容量が大きくなると、駆動する電動機等の駆動機の容量も大きくなり、発熱量も大きくなることから、駆動機の冷却が必要となる。トンネル１００から誘引される主排気流（排気）中には粉塵を多く含むため、駆動機の冷却には粉塵を含まないフレッシュな空気が必要となる。該フレッシュな空気を得るため従来は、主排気送風機１０２の吸込側に集塵機を設ける方法や、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、外部からフレッシュな空気を強制的に給気する給気設備を設ける方法等の対策が採られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３０７４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、主排気送風機１０２の吸込側に集塵機を設ける方法は、集塵機で完全に粉塵を除去することは難しく、粉塵の除去率を上げると、流体圧損が大きくなり、下流側に設けた主排気送風機１０２の安定運転に影響を及ぼすという課題がある。また、主排気送風機１０２には、流体圧損を補填する為の性能を付加する必要があり、主排気送風機翼を回転駆動するための駆動機の動力アップ等が経済的な課題となる。
【０００６】
また、図２（ａ）に示す換気設備は、給気ファン１を設け、該給気ファン１で外気導入ダクト１０５を通して冷却用の外部冷却空気１０７を強制的に主排気送風機１０２のケーシング３内に導き、該ケーシング３内の電動機２等を冷却した後の外部冷却空気１０７を排気ダクト１０６を通して外部に排気する構成である。このように主排気送風機１０２の運転に影響する因子（冷却等）を補機である給気ファン１に委ねる構成は、余分な動力が必要になるとともに、その補機の故障が主排気送風機１０２の故障・運転停止を引き起こすため、換気設備の主機能に影響を及ぼす機器の増加により、故障の確率が増加し、信頼性が低下するという課題がある。
【０００７】
また、図２（ｂ）に示す換気設備は、主排気送風機１０２の電動機２で駆動される電動機外扇４を設けると共に、換気ファン室（図示せず）と排気流路１０１とをダクト１１０とダクト１１１で連結し、電動機外扇４の回転により、換気ファン室の空気１１２をダクト１１０を通してケーシング３内に導き、該ケーシング３内の電動機２等を冷却し、冷却した後の空気１１２をダクト１１１を通して換気ファン室に戻す構成である。この方法は換気ファン室の室温が上昇するため、換気ファン室の空調設備が必要となるという課題がある。
【０００８】
本発明は上述の点を鑑みてなされたもので、主排気送風機翼を回転駆動するための駆動機器の動力アップが必要なく、補機故障により換気設備の主機能に影響を及ぼすことが少なく信頼性の高いトンネル用換気設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明は、主排気送風機を備え、トンネル内の換気を行うトンネル用換気設備であって、主排気送風機翼を駆動する駆動機により直接駆動される冷却用ファンを備え、前記駆動機を前記主排気送風機翼により誘引される主排気流の通る排気流路内の前記主排気送風機翼より上流側に設置すると共に、前記駆動機を前記主排気流から隔離するための駆動機保護カバーで覆い、前記駆動機保護カバーの前記主排気送風機翼側の反対側側部に外部冷却空気導入口を設けると共に、該外部冷却空気導入口に外部冷却空気を導入する外部冷却空気導入ダクトを接続し、前記駆動機保護カバーの前記主排気送風機翼側側部に前記外部冷却空気導入ダクトを通って前記駆動機保護カバー内に導入された前記外部冷却空気を外部と前記排気流路内の気圧差を利用して前記排気流路内に放出する外部冷却空気放出口を設けたことを特徴とする。
【００１０】
トンネル用換気設備を上記構成とすることにより、外部冷却空気導入ダクトを通って駆動機保護カバー内に導入されたフレッシュな外部冷却空気は駆動機を冷却した後、主排気送風機翼より誘引される主排気流の通る排気流路内に放出されるから、トンネル内の粉塵・塵埃から駆動機を完全に保護することができる。
【００１１】
また、駆動機保護カバー内に導入された外部冷却空気を外部冷却空気放出口から排気流路内に放出するようにしたので、主排気送風機の運転により主排気送風機翼より上流側に設置された外部冷却空気放出口の開口部は負圧となり、駆動機保護カバー内の外部冷却空気に吸引力が作用し、駆動機冷却後の外部冷却空気を格別の機器を設けることなく排気流路内に放出（排出）することが可能となる。また、負圧による吸気で不足する吸引力（冷却換気力）については、駆動機により直接駆動される冷却用ファンにより補填することが可能となる。
【００１２】
また、駆動機冷却後の外部冷却空気を排気流路内に放出するので、該外部冷却空気は主排気送風機により送風される本排気流に合流させて排出することになり、冷却後の外部冷却空気を排気するための排気ダクトが不要となる。
【００１３】
また、本発明は、上記トンネル用換気設備において、主排気送風機を排気流路内に立て置きに設置し、主排気流が地側から天側に流れるように設置され、駆動機保護カバーを外部冷却空気導入口が地側に外部冷却空気放出口が天側に位置するように配置したことを特徴とする。
【００１４】
トンネル用換気設備を上記構成とすることにより、駆動機を冷却することにより暖められた外部冷却空気はドラフト効果により天側（上方）に向かって流れるため、外部冷却空気は駆動機を冷却しながら天側の外部冷却空気放出口に向って流れる。
【００１５】
また、本発明は、上記トンネル用換気設備において、前記駆動機保護カバーの前記排気流路の主排気流方向に直交する断面は円形状であり、前記外部冷却空気導入口を前記駆動機保護カバーの断面円形の接線上に配置し、前記外部冷却空気導入口から流入する前記外部冷却空気に旋回力を与えることを特徴とする。
【００１６】
上記のように、外部冷却空気導入口を駆動機保護カバーの断面円形の接線上に配置し、外部冷却空気導入口から流入する外部冷却空気に旋回力を与える構成とすることにより、駆動機の局部的な冷却を無くし均一に冷却することが可能になると共に、外部冷却空気が駆動機に接する時間が長くなる。
【００１７】
また、本発明は、上記トンネル用換気設備において、前記駆動機保護カバーの前記外部冷却空気放出口を所定角度θ（θ＜９０°）前記主排気送風機翼方向に傾けて設けたことを特徴とする。
【００１８】
上記のように駆動機保護カバーの外部冷却空気放出口を所定角度θ（θ＜９０°）主排気送風機翼方向に傾けて設けたことにより、外部冷却空気放出口から放出される外部冷却空気の流れは主排気送風機による主排気気流と同じ方向となり、主排気気流からの逆流を防止し、且つエゼクタ効果を上げることが可能となる。また、外部冷却空気は、駆動機保護カバー下部より取り入れ、ドラフト効果も利用した上昇流であることから、上昇流を効率よく外部に放出することにも寄与する。
【００１９】
また、本発明は、主排気送風機を備え、トンネル内の換気を行うトンネル用換気設備であって、主排気送風機翼を駆動する駆動機により直接駆動される冷却用ファンと、前記主排気送風機翼の翼角を制御する翼角制御装置とを備え、前記駆動機を前記主排気送風機翼より誘引される主排気流の通る排気流路内の前記主排気送風機翼より下流側に設置し、前記翼角制御装置を前記主排気送風機翼より誘引される主排気流の通る排気流路内の前記主排気送風機翼より上流側に設置し、前記駆動機を前記主排気流から隔離するための駆動機保護カバーで覆い、前記駆動機保護カバーの前記主排気送風機翼側の反対側側部に外部冷却空気導入口を設けると共に、該外部冷却空気導入口に外部冷却空気を導入する外部冷却空気導入ダクトを接続し、前記主排気送風機翼側側部に前記外部冷却空気導入ダクトを通って前記駆動機保護カバー内に導入された前記外部冷却空気を排気する外部冷却空気放出口を設け、前記外部冷却空気放出口に接続された排気ダクトの排気口を前記排気流路内の前記主排気送風機翼の上流側に配置すると共に、前記排気ダクトの排気口には、前記主排気送風機翼からの逆流旋回流を防止する逆流旋回流防止板を設けたことを特徴とする。
【００２０】
上記のように駆動機保護カバーの外部冷却空気放出口に接続された排気ダクトの排気口を排気流路内の前記主排気送風機翼の上流側に配置すると共に、排気ダクトの排気口には、主排気送風機翼からの逆流旋回流を防止する逆流旋回流防止板を設けたことにより、主排気送風機が翼角制御装置付きの特殊な構造の送風機の場合でも、負圧及び気流による誘引効果を効率よく利用することが可能となる。
【００２１】
また、本発明は、主排気送風機を備え、トンネル内の換気を行うトンネル用換気設備であって、主排気送風機翼を駆動する駆動機により直接駆動される冷却用ファンと、前記主排気送風機翼の翼角を制御する翼角制御装置とを備え、前記駆動機を前記主排気送風機翼より誘引される主排気流の通る排気流路内の前記主排気送風機翼より下流側に設置すると共に、前記駆動機を前記主排気流から隔離するための駆動機保護カバーで覆い、前記駆動機保護カバーの前記主排気送風機翼の反対側側部に外部冷却空気導入口を設けると共に、該外部冷却空気導入口に外部冷却空気導入ダクトを接続し、前記主排気送風機翼側側部に前記外部冷却空気導入ダクトを通って前記駆動機保護カバー内に導入された前記外部冷却空気を前記流路内に放出する外部冷却空気放出口を該外部冷却空気放出口から放出される外部冷却空気の流れが前記主排気送風機翼より誘引される主排気流の流れと略平行になるように設けたことを特徴とする。
【００２２】
上記のように、駆動機を排気流路内の主排気送風機翼より下流側に設置し、駆動機保護カバーの主排気送風機翼側側部に外部冷却空気導入口を設け、主排気送風機翼側側部に外部冷却空気放出口から放出される外部冷却空気の流れが排気流路内の主排気流と略平行になるように設けたことにより、外部冷却空気放出口は主排気送風機翼の下流側となるが、主排気流は流速が速いことから排気流路内は負圧となり、冷却後の外部冷却空気はエゼクタ効果により効率よく、排気流路内に放出される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、主排気送風機翼を駆動する駆動機により直接駆動される冷却用ファンを備え、駆動機を排気流路内の主排気送風機翼より上流側に設置し、駆動機を駆動機保護カバーで覆い、外部冷却空気導入ダクトを通って該駆動機保護カバー内に導入された外部冷却空気を排気流路内に放出する外部冷却空気放出口を設けたことにより、下記のような効果が得られる。
・主排気送風機翼を駆動する駆動機をトンネル内の粉塵・塵埃から完全に保護することができ、信頼性の高いトンネル用換気設備とすることが可能となる。
・主排気送風機を運転することにより、外部冷却空気放出口を設置した排気流路内が負圧となり、この負圧により外部冷却空気は吸気されるので、経済的なトンネル用換気設備となる。
・また、負圧による吸気で不足する吸引力（冷却換気力）については、駆動機により直接駆動される冷却用ファンにより補填することで、従来必要であった別置きの給気ファンを設ける必要がなく、故障率の軽減、経済性、維持管理性の向上（管理機器の低減）したトンネル用換気設備となる。
・また、駆動機冷却後の外部冷却空気を排気流路内の本排気流に合流させて排出するので、外部冷却空気を排気するための排気ダクトが不要になり、トンネル用換気設備の構造が単純化され、経済的で、且つ信頼性の高いトンネル用換気設備となる。
【００２４】
また、本発明によれば、主排気送風機を排気流路内に立て置きに設置し、駆動機保護カバーを外部冷却空気導入口が地側に外部冷却空気放出口が天側に位置するように配置したことにより、より経済的、効率的なトンネル用換気設備となる。
【００２５】
また、本発明によれば、外部冷却空気導入口を駆動機保護カバーの断面円形の接線上に配置し、外部冷却空気導入口から流入する外部冷却空気に旋回力を与える構成とすることにより、駆動機の局部的な冷却を無くし均一に冷却することが可能になると共に、外部冷却空気が駆動機に接する時間が長くなり、駆動機を効率良く冷却できるトンネル用換気設備となる。
【００２６】
また、本発明によれば、駆動機保護カバーの外部冷却空気放出口を所定角度θ（θ＜９０°）主排気送風機翼方向に傾けて設けたことにより、外部冷却空気放出口から放出される外部冷却空気の流れは主排気送風機による主排気気流と同じ方向となり、主排気気流からの逆流を防止し、且つエゼクタ効果を上げることが可能なトンネル用換気設備となる。また、外部冷却空気は、駆動機保護カバー下部より取り入れ、ドラフト効果も利用した上昇流であることから、上昇流を効率よく外部に放出することにも寄与するトンネル用換気設備となる。
【００２７】
また、本発明によれば、駆動機保護カバーの外部冷却空気放出口に接続された排気ダクトの排気口を排気流路内の主排気送風機翼の上流側に配置すると共に、該排気口には、主排気送風機翼からの逆流旋回流を防止する逆流旋回流防止板を設けたことにより、主排気送風機が翼角制御装置付きの特殊な構造の送風機の場合でも、負圧及び気流による誘引効果を効率よく利用し、経済的且つ、信頼性の高いトンネル用換気設備となる。
【００２８】
また、本発明によれば、駆動機を排気流路内の主排気送風機翼より下流側に設置し、駆動機保護カバーの主排気送風機翼の反対側側部に外部冷却空気導入口を設け、主排気送風機翼側側部に外部冷却空気放出口から放出される外部冷却空気の流れが排気流路内の排気流と略平行になるように設けたことにより、外部冷却空気放出口は主排気送風機翼の下流側となるが、主排気流は流速が速いことから排気流路内は負圧となり、冷却後の外部冷却空気はエゼクタ効果により効率よく、排気流路内に放出することができ、経済的且つ、信頼性の高いトンネル用換気設備となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来の車道用のトンネル内の換気を行うトンネル用換気設備の概略構成を示す図である。
【図２】従来のトンネル用換気設備の概略構成例を示す図である。
【図３】本発明に係るトンネル用換気設備の概略構成例を示す図である。
【図４】本発明に係るトンネル用換気設備の他の概略構成例を示す図である。
【図５】本発明に係るトンネル用換気設備の他の概略構成例を示す図である。
【図６】本発明に係るトンネル用換気設備の他の概略構成例を示す図である。
【図７】本発明に係るトンネル用換気設備の他の概略構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態例について、詳細に説明する。なお本実施形態では車道用のトンネル内の排気を行うトンネル用換気設備を例に説明するが、本発明に係るトンネル用換気設備は車道用のトンネルのみではなく、列車用等、他のトンネル内の換気設備としても採用することが可能である。また、本実施例では、主排気送風機１０２を駆動する駆動機を電動機２としているが、主排気送風機１０２を駆動できるものであれば、電動機に限定されるものでなく、例えば減速機を介したガスタービンやエンジン等の駆動機でもよい。図３は本発明（請求項１〜３に記載の発明）に係るトンネル用換気設備の概略構成を示す図である。図３において、図１及び図２と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示す。また、他の図面においても同様とする。
【００３１】
図３（ａ）に示すように、本トンネル用換気設備は、トンネル１００（図１参照）に連通する主排気流１０３が地側から天側に流れる排気流路（換気塔）１０１に、主排気送風機１０２が立て置きに設置されている。主排気送風機１０２は主排気送風機翼５と該主排気送風機翼５を駆動する電動機２を備え、電動機２は排気流路１０１内の主排気送風機翼５より主排気流１０３の上流側に配置されている。電動機２は粉塵・塵埃を含む主排気流１０３から隔離するための電動機保護カバー６で覆われている。該電動機保護カバー６内には電動機２の軸端に設けられ、該電動機２により直接駆動される冷却用ファン７が配置されている。
【００３２】
電動機保護カバー６の主排気送風機翼５側の反対側側部に外部冷却空気導入口８が設けられ、外部冷却空気導入口８に外部冷却空気を導入する外部冷却空気導入ダクト１０が接続されている。また、電動機保護カバー６の主排気送風機翼５側の側部には電動機保護カバー６内の電動機２を冷却した後に外部冷却空気を排気流路１０１内に放出する外部冷却空気放出口９が設けられている。外部冷却空気導入ダクト１０により電動機保護カバー６内に導入された外部冷却空気は電動機２を冷却した後、外部冷却空気放出口９から主排気送風機１０２内に放出される。
【００３３】
外部冷却空気放出口９を主排気送風機翼５の上流側の負圧となる領域Ａの電動機２の軸端付近に設けることにより、主排気送風機１０２の運転により主排気送風機翼５が回転すると、主排気送風機翼５の上流側の領域Ａが負圧となる。この領域Ａ内の圧力と外部圧力（大気圧）の圧力差を利用して、外部冷却空気１０７が外部冷却空気導入ダクト１０を通って電動機保護カバー６内に導入され、電動機２を冷却した後の暖まった外部冷却空気１０７は外部冷却空気放出口９から主排気送風機１０２内に誘導される。これにより、効率的（経済的）なトンネル用換気設備とすることができる。
【００３４】
また、領域Ａの負圧による吸気で不足する吸引力（冷却換気力）については、電動機２の軸端に設けた小型の冷却用ファン７により補填することで、図２に示すように従来のトンネル用換気設備で必要であった、別置きの給気ファン１が必要なくなり、故障率の軽減、経済性、維持管理性の向上した（管理機器が低減した）トンネル用換気設備となる。また、電動機２の冷却後の外部冷却空気を排気流路１０１内に放出するので、冷却空気を排気するための排気ダクトが不要となり、構造が単純化されたトンネル用換気設備となる。
【００３５】
また、上記のように主排気送風機１０２が配置される部分の排気流路１０１を地側から天側に主排気流１０３が流れるように設置し、主排気送風機１０２を排気流路１０１内に立て置きに設置し、電動機保護カバー６を外部冷却空気導入口８が地側に外部冷却空気放出口９が天側に位置するように配置した。これにより、電動機２を冷却することにより暖められた外部冷却空気１０７はドラフト効果により天側（上方）に向かって流れるため、外部冷却空気１０７は電動機２を冷却しながら外部冷却空気放出口９に向って効率的に流れるようになる。
【００３６】
また、上記トンネル用換気設備において、電動機保護カバー６の排気流路１０１の主排気流１０３の流れ方向に直交する断面は、図３（ｂ）に示すように円形状であり、外部冷却空気導入口８を電動機保護カバー６の断面円形の接線上に配置した。これにより外部冷却空気導入口８から流入する外部冷却空気１０７に旋回力が与えられ旋回流となるから、電動機２の局部的な冷却がなくなり、均一に冷却することが可能になる。また、外部冷却空気１０７が電動機２の外壁面に接する時間が長くなり、電動機２は効率よく冷却される。
【００３７】
また、上記トンネル用換気設備において、図４（ｃ）に示すように、電動機保護カバー６の外部冷却空気放出口９を所定角度θ（θ＜９０°）主排気送風機翼５の方向に傾けて設けている。このように電動機保護カバー６の外部冷却空気放出口を所定角度θ（θ＜９０°）主排気送風機翼５の方向に傾けて設けたことにより、外部冷却空気放出口９から放出される外部冷却空気１０７の流れは主排気送風機１０２による主排気流１０３と同じ方向となり、主排気流１０３からの逆流を防止し、且つエゼクタ効果を上げることが可能となる。また、外部冷却空気１０７は、電動機保護カバー６下部より取り入れ、ドラフト効果も利用した上昇流であることから、上昇流を効率よく外部に放出することにも寄与し、総合的に効率のよいトンネル用換気設備となる。
【００３８】
また、電動機保護カバー６の外部冷却空気放出口９の冷却用ファン７の停止時においても、排気流路１０１内の主排気流１０３が電動機保護カバー６内に流入しないように、図４（ｂ）に示すように逆流防止弁１３を設けてもよい。なお、図４（ａ）は本発明（請求項４に記載の発明）に係るトンネル用換気設備の概略構成を示す図で、図４（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、図４（ａ）のＣ部分の拡大図である。
【００３９】
図５は本発明（請求項５に記載の発明）に係るトンネル用換気設備の概略構成を示す図である。本トンネル用換気設備は、主排気送風機翼５を駆動する電動機２により直接駆動される冷却用ファン７と、主排気送風機翼５の翼角を制御する翼角制御装置１２とを備えている。電動機２を排気流路１０１内の主排気送風機翼５より下流側に設置し、外周を電動機保護カバー６で覆い、電動機保護カバー６の主排気送風機翼５側の反対側側部に外部冷却空気導入口８を設けている。そして外部冷却空気導入口８に外部冷却空気を導入する外部冷却空気導入ダクト１０を接続し、主排気送風機翼５側の側部に外部冷却空気導入ダクト１０を通って電動機保護カバー６内に導入された外部冷却空気１０７を排気する外部冷却空気放出口９を設けている。
【００４０】
外部冷却空気放出口９に接続された排気ダクト１５の排気口は排気流路１０１内の主排気送風機翼５の上流側に開口配置している。排気ダクト１５の排気口には、図５（ｂ）に示すように、主排気送風機翼５からの逆流旋回流を防止する逆流旋回流防止板１７が設けられている。なお、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ断面（領域Ｄ部分の拡大）図である。このように、電動機保護カバー６の外部冷却空気放出口９に接続された排気ダクト１５の排気口１８を排気流路１０１内の主排気送風機翼５の上流側に開口配置し、排気口１８には逆流旋回流防止板１７を設けたことにより、主排気送風機１０２が翼角制御装置付きの特殊な構造の送風機の場合でも、領域Ａに発生する負圧、及び気流による誘引効果を効率よく利用することが可能となる。
【００４１】
なお、逆流旋回流防止板１７は図５（ｂ）に示すように、排気口１８を覆うように屈曲部を設けているが、屈曲部を設けることなく単なる板体にて構成してもよい。また、上記例では排気口１８を１個としたが、排気流路１０１内を流れる主排気流１０３との流体バランスを考慮して、複数としても構わない。
【００４２】
図５（ｃ）は 図５（ａ）のＥ部分の拡大図であり、主排気流１０３の流れ状態の断面を表したものであるが、逆流分１０３ａには、主排気送風機翼５の回転による水平の旋回流成分も含んでいる。
【００４３】
車道用トンネルの主排気送風機では、交通量等を鑑み、吐出量制御を行う場合がある。吐出量制御の一手法として、送風機翼角を制御する翼角制御を行う場合がある。現状の翼角制御方式の場合、翼角制御装置１２として油圧装置が用いられているが、このような場合、翼角制御装置１２からの油漏れの影響（駆動機等への流出による故障、外部への飛散等）を最小限とするため、油圧装置である翼角制御装置１２を主排気送風機翼５より下方に設置し、万が一、油漏れが生じたとしても、下部に設けられた油溜部に漏れた油を貯留する方式が用いられている。
【００４４】
上記のように油圧装置である翼角制御装置１２を主排気送風機翼５より下方に設置し、下部の油溜部に漏れた油を貯留する方式では、電動機２を排気流路１０１内の主排気送風機翼５の上流側に設置できないため、図５（ａ）に示すように排気ダクト１５を設けて、外部冷却空気１０７を排出する排気口１８を主排気送風機翼５より上流側に設置する構成を採用することにより、電動機２を冷却するための冷却装置の簡素化を行う。但し、このような構成の場合は、外部冷却空気１０７を排出する排気ダクト１５は主排気送風機１０２の外側となるため、主排気送風機翼５の部分に発生する入口逆流（旋回流）が影響し、効率よく負圧流に吸引されない場合がある。
【００４５】
そのような場合は、図５（ｂ）に示すように、排気口１８には逆流旋回流防止板１７を設ける。これにより請求項１〜４に係る発明と同様の効果が得られる。
【００４６】
図６は本発明（請求項６に記載の発明）に係るトンネル用換気設備の概略構成を示す図である。本トンネル用換気設備は、主排気送風機翼５を駆動する電動機２により直接駆動される冷却用ファン７と、主排気送風機翼５の翼角を制御する油圧制御装置である翼角制御装置１２とを備えている。電動機２を主排気送風機翼５より誘引される主排気流１０３の通る排気流路１０１内の主排気送風機翼５より下流側に設置し、電動機２を主排気流１０３から隔離するための電動機保護カバー６で覆っている。
【００４７】
前記のように、電動機保護カバー６の主排気送風機翼５の反対側の側部に外部冷却空気導入口８を設け、外部冷却空気導入口８に外部冷却空気導入ダクト１０を接続し、主排気送風機翼５の反対側側部に外部冷却空気導入ダクト１０を通って電動機保護カバー６内に流入した外部冷却空気１０７を排気流路１０１内に放出する外部冷却空気放出口９を設けている。該外部冷却空気放出口９は放出される外部冷却空気１０７の流れが排気流路１０１内を流れる主排気流１０３の流れと略平行になるように設けている。
【００４８】
上記構成とすることにより、外部冷却空気放出口９は主排気送風機翼５の下流側となるが、車道用トンネルの主排気送風機１０２では、一般的に主排気送風機翼５の下流側の圧力損失が小さく、領域下の主排気流１０３の流速が速い（＝動圧大）ことから、排気流路１０１の外部冷却空気放出口９が開口している領域Ｆの静圧は負圧となるため、排気流路１０１に面して開口のみを設けておけば、電動機保護カバー６内の冷却後の外部冷却空気１０７は排気流路１０１内に排出が可能である。なお、開口である外部冷却空気放出口９に金網を設けてもよい。
【００４９】
図７は本発明（請求項６に記載の発明）に係るトンネル用換気設備の他の概略構成を示す図である。図７に示すトンネル用換気設備が図６のトンネル用換気設備と異なる点は、図６では外部冷却空気導入口８が外部冷却空気放出口９より主排気流１０３の上流側に位置しているのに対して、図７では外部冷却空気導入口８が外部冷却空気放出口９より主排気流１０３の下流側に位置している、即ち、外部冷却空気導入口８と外部冷却空気放出口９の位置が図６と図７は逆になっている点である。このように構成することにより、図７のトンネル用換気設備では、図６のトンネル用換気設備のように、外部冷却空気放出口９の開口領域の静圧が負圧となることにより、大きなドラフト効果は期待できないが、ある程度のドラフト効果は期待できる。
【００５０】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお、直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造であっても、本願発明の作用効果を奏する以上、本願発明の技術範囲である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、主排気送風機翼を駆動する電動機により直接駆動される冷却用ファンを備え、電動機を排気流路内の主排気送風機翼より上流側に設置し、電動機を電動機保護カバーで覆い、外部冷却空気導入ダクトを通って該電動機保護カバー内に導入された外部冷却空気を排気流路内に放出する外部冷却空気放出口を設けたことにより、主排気送風機翼を駆動する電動機をトンネル内の粉塵・塵埃から完全に保護することができ、信頼性の高いトンネル用換気設備として利用することが可能である。
【００５２】
また、主排気送風機を運転することにより、外部冷却空気放出口が開口する排気流路内が負圧となり、この負圧により外部冷却空気は吸気されるので、外部冷却空気を給気するため別置きの機器を設ける必要がなく経済的であり、故障率の軽減、経済性、維持管理性の向上（管理機器の低減）したトンネル用換気設備として利用することが可能である。
【００５３】
また、電動機冷却後の外部冷却空気を排気流路内の本排気流に合流させて排出するので、外部冷却空気を排気するための排気ダクトが不要になり、トンネル用換気設備の構造が単純化され、経済的で、且つ信頼性の高いトンネル用換気設備となる。
【符号の説明】
【００５４】
２ 電動機
５ 主排気送風機翼
６ 電動機保護カバー
７ 冷却用ファン
８ 外部冷却空気導入口
９ 外部冷却空気放出口
１０ 外部冷却空気導入ダクト
１２ 翼角制御装置
１５ 排気ダクト
１７ 逆流旋回流防止板
１８ 排気口
１００ トンネル
１０１ 排気流路（換気塔）
１０２ 主排気送風機
１０３ 主排気流
１０７ 外部冷却空気
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル、特に車道用トンネルの換気設備として好適なトンネル用換気設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１はこの種の従来の車道用のトンネル内の排気を行うトンネル用換気設備の概略を説明するための図である。車道用のトンネル１００には排気流路（換気塔）１０１が連通しており、該排気流路１０１に主排気送風機（例えば軸流送風機）１０２が配置され、該主排気送風機１０２を起動することにより、該主排気送風機１０２により誘引される主排気流（排気）１０３は排気流路１０１を通って外部に放出される。１０４は車道用のトンネル１００内に設置されたジェットファンである。
【０００３】
上記トンネル用換気設備においては、集中換気を行うため換気用送風機である主排気送風機１０２はその容量が大きなものとなる。主排気送風機１０２の容量が大きくなると、駆動する電動機等の駆動機の容量も大きくなり、発熱量も大きくなることから、駆動機の冷却が必要となる。トンネル１００から誘引される主排気流（排気）中には粉塵を多く含むため、駆動機の冷却には粉塵を含まないフレッシュな空気が必要となる。該フレッシュな空気を得るため従来は、主排気送風機１０２の吸込側に集塵機を設ける方法や、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、外部からフレッシュな空気を強制的に給気する給気設備を設ける方法等の対策が採られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３０７４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、主排気送風機１０２の吸込側に集塵機を設ける方法は、集塵機で完全に粉塵を除去することは難しく、粉塵の除去率を上げると、流体圧損が大きくなり、下流側に設けた主排気送風機１０２の安定運転に影響を及ぼすという課題がある。また、主排気送風機１０２には、流体圧損を補填する為の性能を付加する必要があり、主排気送風機翼を回転駆動するための駆動機の動力アップ等が経済的な課題となる。
【０００６】
また、図２（ａ）に示す換気設備は、給気ファン１を設け、該給気ファン１で外気導入ダクト１０５を通して冷却用の外部冷却空気１０７を強制的に主排気送風機１０２のケーシング３内に導き、該ケーシング３内の電動機２等を冷却した後の外部冷却空気１０７を排気ダクト１０６を通して外部に排気する構成である。このように主排気送風機１０２の運転に影響する因子（冷却等）を補機である給気ファン１に委ねる構成は、余分な動力が必要になるとともに、その補機の故障が主排気送風機１０２の故障・運転停止を引き起こすため、換気設備の主機能に影響を及ぼす機器の増加により、故障の確率が増加し、信頼性が低下するという課題がある。
【０００７】
また、図２（ｂ）に示す換気設備は、主排気送風機１０２の電動機２で駆動される電動機外扇４を設けると共に、換気ファン室（図示せず）と排気流路１０１とをダクト１１０とダクト１１１で連結し、電動機外扇４の回転により、換気ファン室の空気１１２をダクト１１０を通してケーシング３内に導き、該ケーシング３内の電動機２等を冷却し、冷却した後の空気１１２をダクト１１１を通して換気ファン室に戻す構成である。この方法は換気ファン室の室温が上昇するため、換気ファン室の空調設備が必要となるという課題がある。
【０００８】
本発明は上述の点を鑑みてなされたもので、主排気送風機翼を回転駆動するための駆動機器の動力アップが必要なく、補機故障により換気設備の主機能に影響を及ぼすことが少なく信頼性の高いトンネル用換気設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明は、主排気送風機を備え、トンネル内の換気を行うトンネル用換気設備であって、主排気送風機翼を駆動する駆動機により直接駆動される冷却用ファンを備え、前記駆動機を前記主排気送風機翼により誘引される主排気流の通る排気流路内の前記主排気送風機翼より上流側に設置すると共に、前記駆動機を前記主排気流から隔離するための駆動機保護カバーで覆い、前記駆動機保護カバーの前記主排気送風機翼側の反対側側部に外部冷却空気導入口を設けると共に、該外部冷却空気導入口に外部冷却空気を導入する外部冷却空気導入ダクトを接続し、前記駆動機保護カバーの前記主排気送風機翼側側部に前記外部冷却空気導入ダクトを通って前記駆動機保護カバー内に導入された前記外部冷却空気を外部と前記排気流路内の気圧差を利用して前記排気流路内に放出する外部冷却空気放出口を設けたことを特徴とする。
【００１０】
トンネル用換気設備を上記構成とすることにより、外部冷却空気導入ダクトを通って駆動機保護カバー内に導入されたフレッシュな外部冷却空気は駆動機を冷却した後、主排気送風機翼より誘引される主排気流の通る排気流路内に放出されるから、トンネル内の粉塵・塵埃から駆動機を完全に保護することができる。
【００１１】
また、駆動機保護カバー内に導入された外部冷却空気を外部冷却空気放出口から排気流路内に放出するようにしたので、主排気送風機の運転により主排気送風機翼より上流側に設置された外部冷却空気放出口の開口部は負圧となり、駆動機保護カバー内の外部冷却空気に吸引力が作用し、駆動機冷却後の外部冷却空気を格別の機器を設けることなく排気流路内に放出（排出）することが可能となる。また、負圧による吸気で不足する吸引力（冷却換気力）については、駆動機により直接駆動される冷却用ファンにより補填することが可能となる。
【００１２】
また、駆動機冷却後の外部冷却空気を排気流路内に放出するので、該外部冷却空気は主排気送風機により送風される本排気流に合流させて排出することになり、冷却後の外部冷却空気を排気するための排気ダクトが不要となる。
【００１３】
また、本発明は、上記トンネル用換気設備において、主排気送風機を排気流路内に立て置きに設置し、主排気流が地側から天側に流れるように設置され、駆動機保護カバーを外部冷却空気導入口が地側に外部冷却空気放出口が天側に位置するように配置したことを特徴とする。
【００１４】
トンネル用換気設備を上記構成とすることにより、駆動機を冷却することにより暖められた外部冷却空気はドラフト効果により天側（上方）に向かって流れるため、外部冷却空気は駆動機を冷却しながら天側の外部冷却空気放出口に向って流れる。
【００１５】
また、本発明は、上記トンネル用換気設備において、前記駆動機保護カバーの前記排気流路の主排気流方向に直交する断面は円形状であり、前記外部冷却空気導入口を前記駆動機保護カバーの断面円形の接線上に配置し、前記外部冷却空気導入口から流入する前記外部冷却空気に旋回力を与えることを特徴とする。
【００１６】
上記のように、外部冷却空気導入口を駆動機保護カバーの断面円形の接線上に配置し、外部冷却空気導入口から流入する外部冷却空気に旋回力を与える構成とすることにより、駆動機の局部的な冷却を無くし均一に冷却することが可能になると共に、外部冷却空気が駆動機に接する時間が長くなる。
【００１７】
また、本発明は、上記トンネル用換気設備において、前記駆動機保護カバーの前記外部冷却空気放出口を所定角度θ（θ＜９０°）前記主排気送風機翼方向に傾けて設けたことを特徴とする。
【００１８】
上記のように駆動機保護カバーの外部冷却空気放出口を所定角度θ（θ＜９０°）主排気送風機翼方向に傾けて設けたことにより、外部冷却空気放出口から放出される外部冷却空気の流れは主排気送風機による主排気気流と同じ方向となり、主排気気流からの逆流を防止し、且つエゼクタ効果を上げることが可能となる。また、外部冷却空気は、駆動機保護カバー下部より取り入れ、ドラフト効果も利用した上昇流であることから、上昇流を効率よく外部に放出することにも寄与する。
【００１９】
また、本発明は、主排気送風機を備え、トンネル内の換気を行うトンネル用換気設備であって、主排気送風機翼を駆動する駆動機により直接駆動される冷却用ファンと、前記主排気送風機翼の翼角を制御する翼角制御装置とを備え、前記駆動機を前記主排気送風機翼より誘引される主排気流の通る排気流路内の前記主排気送風機翼より下流側に設置し、前記翼角制御装置を前記主排気送風機翼より誘引される主排気流の通る排気流路内の前記主排気送風機翼より上流側に設置し、前記駆動機を前記主排気流から隔離するための駆動機保護カバーで覆い、前記駆動機保護カバーの前記主排気送風機翼側の反対側側部に外部冷却空気導入口を設けると共に、該外部冷却空気導入口に外部冷却空気を導入する外部冷却空気導入ダクトを接続し、前記主排気送風機翼側側部に前記外部冷却空気導入ダクトを通って前記駆動機保護カバー内に導入された前記外部冷却空気を排気する外部冷却空気放出口を設け、前記外部冷却空気放出口に接続された排気ダクトの排気口を前記排気流路内の前記主排気送風機翼の上流側に配置すると共に、前記排気ダクトの排気口には、前記主排気送風機翼からの逆流旋回流を防止する逆流旋回流防止板を設けたことを特徴とする。
【００２０】
上記のように駆動機保護カバーの外部冷却空気放出口に接続された排気ダクトの排気口を排気流路内の前記主排気送風機翼の上流側に配置すると共に、排気ダクトの排気口には、主排気送風機翼からの逆流旋回流を防止する逆流旋回流防止板を設けたことにより、主排気送風機が翼角制御装置付きの特殊な構造の送風機の場合でも、負圧及び気流による誘引効果を効率よく利用することが可能となる。
【００２１】
また、本発明は、主排気送風機を備え、トンネル内の換気を行うトンネル用換気設備であって、主排気送風機翼を駆動する駆動機により直接駆動される冷却用ファンと、前記主排気送風機翼の翼角を制御する翼角制御装置とを備え、前記駆動機を前記主排気送風機翼より誘引される主排気流の通る排気流路内の前記主排気送風機翼より下流側に設置すると共に、前記駆動機を前記主排気流から隔離するための駆動機保護カバーで覆い、前記駆動機保護カバーの前記主排気送風機翼の反対側側部に外部冷却空気導入口を設けると共に、該外部冷却空気導入口に外部冷却空気導入ダクトを接続し、前記主排気送風機翼側側部に前記外部冷却空気導入ダクトを通って前記駆動機保護カバー内に導入された前記外部冷却空気を前記流路内に放出する外部冷却空気放出口を該外部冷却空気放出口から放出される外部冷却空気の流れが前記主排気送風機翼より誘引される主排気流の流れと略平行になるように設けたことを特徴とする。
【００２２】
上記のように、駆動機を排気流路内の主排気送風機翼より下流側に設置し、駆動機保護カバーの主排気送風機翼側側部に外部冷却空気導入口を設け、主排気送風機翼側側部に外部冷却空気放出口から放出される外部冷却空気の流れが排気流路内の主排気流と略平行になるように設けたことにより、外部冷却空気放出口は主排気送風機翼の下流側となるが、主排気流は流速が速いことから排気流路内は負圧となり、冷却後の外部冷却空気はエゼクタ効果により効率よく、排気流路内に放出される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、主排気送風機翼を駆動する駆動機により直接駆動される冷却用ファンを備え、駆動機を排気流路内の主排気送風機翼より上流側に設置し、駆動機を駆動機保護カバーで覆い、外部冷却空気導入ダクトを通って該駆動機保護カバー内に導入された外部冷却空気を排気流路内に放出する外部冷却空気放出口を設けたことにより、下記のような効果が得られる。
・主排気送風機翼を駆動する駆動機をトンネル内の粉塵・塵埃から完全に保護することができ、信頼性の高いトンネル用換気設備とすることが可能となる。
・主排気送風機を運転することにより、外部冷却空気放出口を設置した排気流路内が負圧となり、この負圧により外部冷却空気は吸気されるので、経済的なトンネル用換気設備となる。
・また、負圧による吸気で不足する吸引力（冷却換気力）については、駆動機により直接駆動される冷却用ファンにより補填することで、従来必要であった別置きの給気ファンを設ける必要がなく、故障率の軽減、経済性、維持管理性の向上（管理機器の低減）したトンネル用換気設備となる。
・また、駆動機冷却後の外部冷却空気を排気流路内の本排気流に合流させて排出するので、外部冷却空気を排気するための排気ダクトが不要になり、トンネル用換気設備の構造が単純化され、経済的で、且つ信頼性の高いトンネル用換気設備となる。
【００２４】
また、本発明によれば、主排気送風機を排気流路内に立て置きに設置し、駆動機保護カバーを外部冷却空気導入口が地側に外部冷却空気放出口が天側に位置するように配置したことにより、より経済的、効率的なトンネル用換気設備となる。
【００２５】
また、本発明によれば、外部冷却空気導入口を駆動機保護カバーの断面円形の接線上に配置し、外部冷却空気導入口から流入する外部冷却空気に旋回力を与える構成とすることにより、駆動機の局部的な冷却を無くし均一に冷却することが可能になると共に、外部冷却空気が駆動機に接する時間が長くなり、駆動機を効率良く冷却できるトンネル用換気設備となる。
【００２６】
また、本発明によれば、駆動機保護カバーの外部冷却空気放出口を所定角度θ（θ＜９０°）主排気送風機翼方向に傾けて設けたことにより、外部冷却空気放出口から放出される外部冷却空気の流れは主排気送風機による主排気気流と同じ方向となり、主排気気流からの逆流を防止し、且つエゼクタ効果を上げることが可能なトンネル用換気設備となる。また、外部冷却空気は、駆動機保護カバー下部より取り入れ、ドラフト効果も利用した上昇流であることから、上昇流を効率よく外部に放出することにも寄与するトンネル用換気設備となる。
【００２７】
また、本発明によれば、駆動機保護カバーの外部冷却空気放出口に接続された排気ダクトの排気口を排気流路内の主排気送風機翼の上流側に配置すると共に、該排気口には、主排気送風機翼からの逆流旋回流を防止する逆流旋回流防止板を設けたことにより、主排気送風機が翼角制御装置付きの特殊な構造の送風機の場合でも、負圧及び気流による誘引効果を効率よく利用し、経済的且つ、信頼性の高いトンネル用換気設備となる。
【００２８】
また、本発明によれば、駆動機を排気流路内の主排気送風機翼より下流側に設置し、駆動機保護カバーの主排気送風機翼の反対側側部に外部冷却空気導入口を設け、主排気送風機翼側側部に外部冷却空気放出口から放出される外部冷却空気の流れが排気流路内の排気流と略平行になるように設けたことにより、外部冷却空気放出口は主排気送風機翼の下流側となるが、主排気流は流速が速いことから排気流路内は負圧となり、冷却後の外部冷却空気はエゼクタ効果により効率よく、排気流路内に放出することができ、経済的且つ、信頼性の高いトンネル用換気設備となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来の車道用のトンネル内の換気を行うトンネル用換気設備の概略構成を示す図である。
【図２】従来のトンネル用換気設備の概略構成例を示す図である。
【図３】本発明に係るトンネル用換気設備の概略構成例を示す図である。
【図４】本発明に係るトンネル用換気設備の他の概略構成例を示す図である。
【図５】本発明に係るトンネル用換気設備の他の概略構成例を示す図である。
【図６】本発明に係るトンネル用換気設備の他の概略構成例を示す図である。
【図７】本発明に係るトンネル用換気設備の他の概略構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態例について、詳細に説明する。なお本実施形態では車道用のトンネル内の排気を行うトンネル用換気設備を例に説明するが、本発明に係るトンネル用換気設備は車道用のトンネルのみではなく、列車用等、他のトンネル内の換気設備としても採用することが可能である。また、本実施例では、主排気送風機１０２を駆動する駆動機を電動機２としているが、主排気送風機１０２を駆動できるものであれば、電動機に限定されるものでなく、例えば減速機を介したガスタービンやエンジン等の駆動機でもよい。図３は本発明（請求項１〜３に記載の発明）に係るトンネル用換気設備の概略構成を示す図である。図３において、図１及び図２と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示す。また、他の図面においても同様とする。
【００３１】
図３（ａ）に示すように、本トンネル用換気設備は、トンネル１００（図１参照）に連通する主排気流１０３が地側から天側に流れる排気流路（換気塔）１０１に、主排気送風機１０２が立て置きに設置されている。主排気送風機１０２は主排気送風機翼５と該主排気送風機翼５を駆動する電動機２を備え、電動機２は排気流路１０１内の主排気送風機翼５より主排気流１０３の上流側に配置されている。電動機２は粉塵・塵埃を含む主排気流１０３から隔離するための電動機保護カバー６で覆われている。該電動機保護カバー６内には電動機２の軸端に設けられ、該電動機２により直接駆動される冷却用ファン７が配置されている。
【００３２】
電動機保護カバー６の主排気送風機翼５側の反対側側部に外部冷却空気導入口８が設けられ、外部冷却空気導入口８に外部冷却空気を導入する外部冷却空気導入ダクト１０が接続されている。また、電動機保護カバー６の主排気送風機翼５側の側部には電動機保護カバー６内の電動機２を冷却した後に外部冷却空気を排気流路１０１内に放出する外部冷却空気放出口９が設けられている。外部冷却空気導入ダクト１０により電動機保護カバー６内に導入された外部冷却空気は電動機２を冷却した後、外部冷却空気放出口９から主排気送風機１０２内に放出される。
【００３３】
外部冷却空気放出口９を主排気送風機翼５の上流側の負圧となる領域Ａの電動機２の軸端付近に設けることにより、主排気送風機１０２の運転により主排気送風機翼５が回転すると、主排気送風機翼５の上流側の領域Ａが負圧となる。この領域Ａ内の圧力と外部圧力（大気圧）の圧力差を利用して、外部冷却空気１０７が外部冷却空気導入ダクト１０を通って電動機保護カバー６内に導入され、電動機２を冷却した後の暖まった外部冷却空気１０７は外部冷却空気放出口９から主排気送風機１０２内に誘導される。これにより、効率的（経済的）なトンネル用換気設備とすることができる。
【００３４】
また、領域Ａの負圧による吸気で不足する吸引力（冷却換気力）については、電動機２の軸端に設けた小型の冷却用ファン７により補填することで、図２に示すように従来のトンネル用換気設備で必要であった、別置きの給気ファン１が必要なくなり、故障率の軽減、経済性、維持管理性の向上した（管理機器が低減した）トンネル用換気設備となる。また、電動機２の冷却後の外部冷却空気を排気流路１０１内に放出するので、冷却空気を排気するための排気ダクトが不要となり、構造が単純化されたトンネル用換気設備となる。
【００３５】
また、上記のように主排気送風機１０２が配置される部分の排気流路１０１を地側から天側に主排気流１０３が流れるように設置し、主排気送風機１０２を排気流路１０１内に立て置きに設置し、電動機保護カバー６を外部冷却空気導入口８が地側に外部冷却空気放出口９が天側に位置するように配置した。これにより、電動機２を冷却することにより暖められた外部冷却空気１０７はドラフト効果により天側（上方）に向かって流れるため、外部冷却空気１０７は電動機２を冷却しながら外部冷却空気放出口９に向って効率的に流れるようになる。
【００３６】
また、上記トンネル用換気設備において、電動機保護カバー６の排気流路１０１の主排気流１０３の流れ方向に直交する断面は、図３（ｂ）に示すように円形状であり、外部冷却空気導入口８を電動機保護カバー６の断面円形の接線上に配置した。これにより外部冷却空気導入口８から流入する外部冷却空気１０７に旋回力が与えられ旋回流となるから、電動機２の局部的な冷却がなくなり、均一に冷却することが可能になる。また、外部冷却空気１０７が電動機２の外壁面に接する時間が長くなり、電動機２は効率よく冷却される。
【００３７】
また、上記トンネル用換気設備において、図４（ｃ）に示すように、電動機保護カバー６の外部冷却空気放出口９を所定角度θ（θ＜９０°）主排気送風機翼５の方向に傾けて設けている。このように電動機保護カバー６の外部冷却空気放出口を所定角度θ（θ＜９０°）主排気送風機翼５の方向に傾けて設けたことにより、外部冷却空気放出口９から放出される外部冷却空気１０７の流れは主排気送風機１０２による主排気流１０３と同じ方向となり、主排気流１０３からの逆流を防止し、且つエゼクタ効果を上げることが可能となる。また、外部冷却空気１０７は、電動機保護カバー６下部より取り入れ、ドラフト効果も利用した上昇流であることから、上昇流を効率よく外部に放出することにも寄与し、総合的に効率のよいトンネル用換気設備となる。
【００３８】
また、電動機保護カバー６の外部冷却空気放出口９の冷却用ファン７の停止時においても、排気流路１０１内の主排気流１０３が電動機保護カバー６内に流入しないように、図４（ｂ）に示すように逆流防止弁１３を設けてもよい。なお、図４（ａ）は本発明（請求項４に記載の発明）に係るトンネル用換気設備の概略構成を示す図で、図４（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、図４（ａ）のＣ部分の拡大図である。
【００３９】
図５は本発明（請求項５に記載の発明）に係るトンネル用換気設備の概略構成を示す図である。本トンネル用換気設備は、主排気送風機翼５を駆動する電動機２により直接駆動される冷却用ファン７と、主排気送風機翼５の翼角を制御する翼角制御装置１２とを備えている。電動機２を排気流路１０１内の主排気送風機翼５より下流側に設置し、外周を電動機保護カバー６で覆い、電動機保護カバー６の主排気送風機翼５側の反対側側部に外部冷却空気導入口８を設けている。そして外部冷却空気導入口８に外部冷却空気を導入する外部冷却空気導入ダクト１０を接続し、主排気送風機翼５側の側部に外部冷却空気導入ダクト１０を通って電動機保護カバー６内に導入された外部冷却空気１０７を排気する外部冷却空気放出口９を設けている。
【００４０】
外部冷却空気放出口９に接続された排気ダクト１５の排気口は排気流路１０１内の主排気送風機翼５の上流側に開口配置している。排気ダクト１５の排気口には、図５（ｂ）に示すように、主排気送風機翼５からの逆流旋回流を防止する逆流旋回流防止板１７が設けられている。なお、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ断面（領域Ｄ部分の拡大）図である。このように、電動機保護カバー６の外部冷却空気放出口９に接続された排気ダクト１５の排気口１８を排気流路１０１内の主排気送風機翼５の上流側に開口配置し、排気口１８には逆流旋回流防止板１７を設けたことにより、主排気送風機１０２が翼角制御装置付きの特殊な構造の送風機の場合でも、領域Ａに発生する負圧、及び気流による誘引効果を効率よく利用することが可能となる。
【００４１】
なお、逆流旋回流防止板１７は図５（ｂ）に示すように、排気口１８を覆うように屈曲部を設けているが、屈曲部を設けることなく単なる板体にて構成してもよい。また、上記例では排気口１８を１個としたが、排気流路１０１内を流れる主排気流１０３との流体バランスを考慮して、複数としても構わない。
【００４２】
図５（ｃ）は 図５（ａ）のＥ部分の拡大図であり、主排気流１０３の流れ状態の断面を表したものであるが、逆流分１０３ａには、主排気送風機翼５の回転による水平の旋回流成分も含んでいる。
【００４３】
車道用トンネルの主排気送風機では、交通量等を鑑み、吐出量制御を行う場合がある。吐出量制御の一手法として、送風機翼角を制御する翼角制御を行う場合がある。現状の翼角制御方式の場合、翼角制御装置１２として油圧装置が用いられているが、このような場合、翼角制御装置１２からの油漏れの影響（駆動機等への流出による故障、外部への飛散等）を最小限とするため、油圧装置である翼角制御装置１２を主排気送風機翼５より下方に設置し、万が一、油漏れが生じたとしても、下部に設けられた油溜部に漏れた油を貯留する方式が用いられている。
【００４４】
上記のように油圧装置である翼角制御装置１２を主排気送風機翼５より下方に設置し、下部の油溜部に漏れた油を貯留する方式では、電動機２を排気流路１０１内の主排気送風機翼５の上流側に設置できないため、図５（ａ）に示すように排気ダクト１５を設けて、外部冷却空気１０７を排出する排気口１８を主排気送風機翼５より上流側に設置する構成を採用することにより、電動機２を冷却するための冷却装置の簡素化を行う。但し、このような構成の場合は、外部冷却空気１０７を排出する排気ダクト１５は主排気送風機１０２の外側となるため、主排気送風機翼５の部分に発生する入口逆流（旋回流）が影響し、効率よく負圧流に吸引されない場合がある。
【００４５】
そのような場合は、図５（ｂ）に示すように、排気口１８には逆流旋回流防止板１７を設ける。これにより請求項１〜４に係る発明と同様の効果が得られる。
【００４６】
図６は本発明（請求項６に記載の発明）に係るトンネル用換気設備の概略構成を示す図である。本トンネル用換気設備は、主排気送風機翼５を駆動する電動機２により直接駆動される冷却用ファン７と、主排気送風機翼５の翼角を制御する油圧制御装置である翼角制御装置１２とを備えている。電動機２を主排気送風機翼５より誘引される主排気流１０３の通る排気流路１０１内の主排気送風機翼５より下流側に設置し、電動機２を主排気流１０３から隔離するための電動機保護カバー６で覆っている。
【００４７】
前記のように、電動機保護カバー６の主排気送風機翼５の反対側の側部に外部冷却空気導入口８を設け、外部冷却空気導入口８に外部冷却空気導入ダクト１０を接続し、主排気送風機翼５の反対側側部に外部冷却空気導入ダクト１０を通って電動機保護カバー６内に流入した外部冷却空気１０７を排気流路１０１内に放出する外部冷却空気放出口９を設けている。該外部冷却空気放出口９は放出される外部冷却空気１０７の流れが排気流路１０１内を流れる主排気流１０３の流れと略平行になるように設けている。
【００４８】
上記構成とすることにより、外部冷却空気放出口９は主排気送風機翼５の下流側となるが、車道用トンネルの主排気送風機１０２では、一般的に主排気送風機翼５の下流側の圧力損失が小さく、領域下の主排気流１０３の流速が速い（＝動圧大）ことから、排気流路１０１の外部冷却空気放出口９が開口している領域Ｆの静圧は負圧となるため、排気流路１０１に面して開口のみを設けておけば、電動機保護カバー６内の冷却後の外部冷却空気１０７は排気流路１０１内に排出が可能である。なお、開口である外部冷却空気放出口９に金網を設けてもよい。
【００４９】
図７は本発明（請求項６に記載の発明）に係るトンネル用換気設備の他の概略構成を示す図である。図７に示すトンネル用換気設備が図６のトンネル用換気設備と異なる点は、図６では外部冷却空気導入口８が外部冷却空気放出口９より主排気流１０３の上流側に位置しているのに対して、図７では外部冷却空気導入口８が外部冷却空気放出口９より主排気流１０３の下流側に位置している、即ち、外部冷却空気導入口８と外部冷却空気放出口９の位置が図６と図７は逆になっている点である。このように構成することにより、図７のトンネル用換気設備では、図６のトンネル用換気設備のように、外部冷却空気放出口９の開口領域の静圧が負圧となることにより、大きなドラフト効果は期待できないが、ある程度のドラフト効果は期待できる。
【００５０】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお、直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造であっても、本願発明の作用効果を奏する以上、本願発明の技術範囲である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、主排気送風機翼を駆動する電動機により直接駆動される冷却用ファンを備え、電動機を排気流路内の主排気送風機翼より上流側に設置し、電動機を電動機保護カバーで覆い、外部冷却空気導入ダクトを通って該電動機保護カバー内に導入された外部冷却空気を排気流路内に放出する外部冷却空気放出口を設けたことにより、主排気送風機翼を駆動する電動機をトンネル内の粉塵・塵埃から完全に保護することができ、信頼性の高いトンネル用換気設備として利用することが可能である。
【００５２】
また、主排気送風機を運転することにより、外部冷却空気放出口が開口する排気流路内が負圧となり、この負圧により外部冷却空気は吸気されるので、外部冷却空気を給気するため別置きの機器を設ける必要がなく経済的であり、故障率の軽減、経済性、維持管理性の向上（管理機器の低減）したトンネル用換気設備として利用することが可能である。
【００５３】
また、電動機冷却後の外部冷却空気を排気流路内の本排気流に合流させて排出するので、外部冷却空気を排気するための排気ダクトが不要になり、トンネル用換気設備の構造が単純化され、経済的で、且つ信頼性の高いトンネル用換気設備となる。
【符号の説明】
【００５４】
２ 電動機
５ 主排気送風機翼
６ 電動機保護カバー
７ 冷却用ファン
８ 外部冷却空気導入口
９ 外部冷却空気放出口
１０ 外部冷却空気導入ダクト
１２ 翼角制御装置
１５ 排気ダクト
１７ 逆流旋回流防止板
１８ 排気口
１００ トンネル
１０１ 排気流路（換気塔）
１０２ 主排気送風機
１０３ 主排気流
１０７ 外部冷却空気
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主排気送風機を備え、トンネル内の換気を行うトンネル用換気設備であって、
主排気送風機翼を駆動する駆動機により直接駆動される冷却用ファンを備え、
前記駆動機を前記主排気送風機翼により誘引される主排気流の通る排気流路内の前記主排気送風機翼より上流側に設置すると共に、前記駆動機を前記主排気流から隔離するための駆動機保護カバーで覆い、
前記駆動機保護カバーの前記主排気送風機翼側の反対側側部に外部冷却空気導入口を設けると共に、該外部冷却空気導入口に外部冷却空気を導入する外部冷却空気導入ダクトを接続し、前記駆動機保護カバーの前記主排気送風機翼側側部に前記外部冷却空気導入ダクトを通って前記駆動機保護カバー内に導入された前記外部冷却空気を外部と前記排気流路内の気圧差を利用して前記排気流路内に放出する外部冷却空気放出口を設けたことを特徴とするトンネル用換気設備。
【請求項２】
請求項１に記載のトンネル用換気設備において、
前記主排気送風機を前記排気流路内に立て置きに設置し、前記主排気流が地側から天側に流れるように設置され、前記駆動機保護カバーを前記外部冷却空気導入口が地側に前記外部冷却空気放出口が天側に位置するように配置したことを特徴とするトンネル用換気設備。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のトンネル用換気設備において、
前記駆動機保護カバーの前記排気流路の主排気流方向に直交する断面は円形状であり、前記外部冷却空気導入口を前記駆動機保護カバーの断面円形の接線上に配置し、
前記外部冷却空気導入口から流入する前記外部冷却空気に旋回力を与えることを特徴とするトンネル用換気設備。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のトンネル用換気設備において、
前記駆動機保護カバーの前記外部冷却空気放出口を所定角度θ（θ＜９０°）前記主排気送風機翼方向に傾けて設けたことを特徴とするトンネル用換気設備。
【請求項５】
主排気送風機を備え、トンネル内の換気を行うトンネル用換気設備であって、
主排気送風機翼を駆動する駆動機により直接駆動される冷却用ファンと、
前記主排気送風機翼の翼角を制御する翼角制御装置とを備え、
前記駆動機を前記主排気送風機翼より誘引される主排気流の通る排気流路内の前記主排気送風機翼より下流側に設置し、前記翼角制御装置を前記主排気送風機翼より誘引される主排気流の通る排気流路内の前記主排気送風機翼より上流側に設置し、
前記駆動機を前記主排気流から隔離するための駆動機保護カバーで覆い、
前記駆動機保護カバーの前記主排気送風機翼側の反対側側部に外部冷却空気導入口を設けると共に、該外部冷却空気導入口に外部冷却空気を導入する外部冷却空気導入ダクトを接続し、前記主排気送風機翼側側部に前記外部冷却空気導入ダクトを通って前記駆動機保護カバー内に導入された前記外部冷却空気を排気する外部冷却空気放出口を設け、
前記外部冷却空気放出口に接続された排気ダクトの排気口を前記排気流路内の前記主排気送風機翼の上流側に配置すると共に、前記排気ダクトの排気口には、前記主排気送風機翼からの逆流旋回流を防止する逆流旋回流防止板を設けたことを特徴とするトンネル用換気設備。
【請求項６】
主排気送風機を備え、トンネル内の換気を行うトンネル用換気設備であって、
主排気送風機翼を駆動する駆動機により直接駆動される冷却用ファンと、
前記主排気送風機翼の翼角を制御する翼角制御装置とを備え、
前記駆動機を前記主排気送風機翼より誘引される主排気流の通る排気流路内の前記主排気送風機翼より下流側に設置すると共に、前記駆動機を前記主排気流から隔離するための駆動機保護カバーで覆い、
前記駆動機保護カバーの前記主排気送風機翼側側部に外部冷却空気導入口を設けると共に、該外部冷却空気導入口に外部冷却空気導入ダクトを接続し、前記主排気送風機翼の反対側側部に前記外部冷却空気導入ダクトを通って前記駆動機保護カバー内に導入された前記外部冷却空気を前記流路内に放出する外部冷却空気放出口を該外部冷却空気放出口から放出される外部冷却空気の流れが前記主排気送風機翼より誘引される主排気流の流れと略平行になるように設けたことを特徴とするトンネル用換気設備。
【請求項１】
主排気送風機を備え、トンネル内の換気を行うトンネル用換気設備であって、
主排気送風機翼を駆動する駆動機により直接駆動される冷却用ファンを備え、
前記駆動機を前記主排気送風機翼により誘引される主排気流の通る排気流路内の前記主排気送風機翼より上流側に設置すると共に、前記駆動機を前記主排気流から隔離するための駆動機保護カバーで覆い、
前記駆動機保護カバーの前記主排気送風機翼側の反対側側部に外部冷却空気導入口を設けると共に、該外部冷却空気導入口に外部冷却空気を導入する外部冷却空気導入ダクトを接続し、前記駆動機保護カバーの前記主排気送風機翼側側部に前記外部冷却空気導入ダクトを通って前記駆動機保護カバー内に導入された前記外部冷却空気を外部と前記排気流路内の気圧差を利用して前記排気流路内に放出する外部冷却空気放出口を設けたことを特徴とするトンネル用換気設備。
【請求項２】
請求項１に記載のトンネル用換気設備において、
前記主排気送風機を前記排気流路内に立て置きに設置し、前記主排気流が地側から天側に流れるように設置され、前記駆動機保護カバーを前記外部冷却空気導入口が地側に前記外部冷却空気放出口が天側に位置するように配置したことを特徴とするトンネル用換気設備。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のトンネル用換気設備において、
前記駆動機保護カバーの前記排気流路の主排気流方向に直交する断面は円形状であり、前記外部冷却空気導入口を前記駆動機保護カバーの断面円形の接線上に配置し、
前記外部冷却空気導入口から流入する前記外部冷却空気に旋回力を与えることを特徴とするトンネル用換気設備。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のトンネル用換気設備において、
前記駆動機保護カバーの前記外部冷却空気放出口を所定角度θ（θ＜９０°）前記主排気送風機翼方向に傾けて設けたことを特徴とするトンネル用換気設備。
【請求項５】
主排気送風機を備え、トンネル内の換気を行うトンネル用換気設備であって、
主排気送風機翼を駆動する駆動機により直接駆動される冷却用ファンと、
前記主排気送風機翼の翼角を制御する翼角制御装置とを備え、
前記駆動機を前記主排気送風機翼より誘引される主排気流の通る排気流路内の前記主排気送風機翼より下流側に設置し、前記翼角制御装置を前記主排気送風機翼より誘引される主排気流の通る排気流路内の前記主排気送風機翼より上流側に設置し、
前記駆動機を前記主排気流から隔離するための駆動機保護カバーで覆い、
前記駆動機保護カバーの前記主排気送風機翼側の反対側側部に外部冷却空気導入口を設けると共に、該外部冷却空気導入口に外部冷却空気を導入する外部冷却空気導入ダクトを接続し、前記主排気送風機翼側側部に前記外部冷却空気導入ダクトを通って前記駆動機保護カバー内に導入された前記外部冷却空気を排気する外部冷却空気放出口を設け、
前記外部冷却空気放出口に接続された排気ダクトの排気口を前記排気流路内の前記主排気送風機翼の上流側に配置すると共に、前記排気ダクトの排気口には、前記主排気送風機翼からの逆流旋回流を防止する逆流旋回流防止板を設けたことを特徴とするトンネル用換気設備。
【請求項６】
主排気送風機を備え、トンネル内の換気を行うトンネル用換気設備であって、
主排気送風機翼を駆動する駆動機により直接駆動される冷却用ファンと、
前記主排気送風機翼の翼角を制御する翼角制御装置とを備え、
前記駆動機を前記主排気送風機翼より誘引される主排気流の通る排気流路内の前記主排気送風機翼より下流側に設置すると共に、前記駆動機を前記主排気流から隔離するための駆動機保護カバーで覆い、
前記駆動機保護カバーの前記主排気送風機翼側側部に外部冷却空気導入口を設けると共に、該外部冷却空気導入口に外部冷却空気導入ダクトを接続し、前記主排気送風機翼の反対側側部に前記外部冷却空気導入ダクトを通って前記駆動機保護カバー内に導入された前記外部冷却空気を前記流路内に放出する外部冷却空気放出口を該外部冷却空気放出口から放出される外部冷却空気の流れが前記主排気送風機翼より誘引される主排気流の流れと略平行になるように設けたことを特徴とするトンネル用換気設備。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−７９６０６（Ｐ２０１３−７９６０６Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２０１４１（Ｐ２０１１−２２０１４１）
【出願日】平成２３年１０月４日（２０１１．１０．４）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月４日（２０１１．１０．４）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
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