(57)【要約】【課題】道路トンネル内の視感透過率測定に用いられる煙霧透過率測定装置において、光学系の汚れによる光量低下分を補正するため校正を行っているが、校正に必要な機構が非常に高価で設置に工事を必要とする。【解決手段】本発明の煙霧透過率測定装置の投光部１１には、レンズを光学系汚れから保護する防塵窓１４と、防塵窓１４を洗浄する洗浄部４０が備えられ、洗浄部４０は、防塵窓１４に向けて水を噴出する噴射ノズル１５と、噴射ノズル１５に水を送るポンプ１８と、噴射ノズル１５から噴出した水を回収し、ポンプ１８に供給するタンク１７と、洗浄に使用した水をろ過するろ過部１６を有する。この構成により防塵窓１４をきれいに保つことが可能となる。同様の構成を受光部２１にも設けるとよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源を有する投光部と、前記光源から投射された光を受光する受光素子を有する受光部と、前記受光素子から出力される電気信号を演算処理する処理部を有する煙霧透過率測定装置において、
前記投光部は、前記光源で投射された光を前記投光部内から前記受光部内に光の方向を定める投光レンズを有し、
前記受光部は、前記受光素子に光を集める受光レンズを有し、
前記投光部もしくは前記受光部、またはその両方には、
レンズを光学系汚れから保護する防塵窓と、
前記防塵窓を洗浄する洗浄部が備えられ、
前記洗浄部は、前記防塵窓に向けて水を噴出する噴射ノズルと、
前記噴射ノズルに水を送るポンプと、
前記噴射ノズルから噴出した水を回収し、前記ポンプに供給するタンクと、
洗浄に使用した水をろ過するろ過部を有する煙霧透過率測定装置。
【請求項２】
前記ろ過部は、前記防塵窓の洗浄に使用した水を前記タンクに貯留する前にろ過する請求項１記載の煙霧透過率測定装置。
【請求項３】
前記処理部は、前記洗浄部のポンプに動作指令を出力し、動作指令出力の所定時間後に停止指令を出力する請求項１または２記載の煙霧透過率測定装置。
【請求項４】
前記処理部は、所定時間間隔で前記動作指令を前記ポンプに出力する請求項３記載の煙霧透過率測定装置。
【請求項５】
前記洗浄部は、前記投光部、前記受光部ともに一端側を開口した筒型の筐体内に収められ、
前記防塵窓は前記筐体上部から取出し可能とした請求項１〜４いずれかひとつに記載の煙霧透過率測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路トンネル内の視感透過率測定に使用される煙霧透過率測定装置の光学系汚れの洗浄に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
道路トンネル内では、走行する自動車の排出ガス中に含まれる有害物質により視界が妨げられ、道路トンネル利用者の安全な通行に影響を及ぼす。そこで、道路トンネル内におけるヒトの目による見え方を視感透過率として数値化し、その測定データをもとに換気設備の制御を行う方法が実施されている。
【０００３】
道路トンネル内の視感透過率測定に用いられる、従来の煙霧透過率測定装置は、一般的に投光部と受光部を１００ｍ離して設置されている。投光部に設けられた光源は、受光部に向けて光を投射し、受光部に設けられた受光素子は、その投射された光を受光する。投光部と受光部の配置の際には、投光部の光源から投射された光が受光部の受光素子で受光できるように光軸を合わせる調整作業が行われる。受光素子は、受光した光を電気信号（受光信号）に変換する。透過率は、受光信号を処理部で演算処理することにより得られる。投光部の光源から投射された光は、道路トンネル内に存在する煤煙の微粒子の吸収または散乱により減衰して受光素子に到達するので、受光信号を変換して得られる透過率は、道路トンネル内の汚れの度合いに応じたものとなる。そして、この透過率は、処理部で演算処理することにより得られる。また、道路トンネル用換気制御装置は、算出された透過率を基に道路トンネル内の視環境改善のための換気機運転を行う。
【０００４】
この種の煙霧透過率測定装置は、長期間の使用で光学系（投光部および受光部内のレンズ等、光が通過する部位）が汚れると、受光素子で受光する光の光量が低下し、透過率が低下してしまうため、光学系の汚れを校正する機能を有している（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
以下、その煙霧透過率測定装置の光学系汚れの校正方法について図４を参照しながら説明する。
【０００６】
まず、煙霧透過率の測定について説明する。投光部１０１の光源１０２から投射された光は、投光レンズ１０３により平行光となって防塵窓１０４を通過する。この平行になった光は、空間１０５を通って受光部１０６に到達する。受光部１０６に到達した光は、受光部１０６内の防塵窓１０７および受光レンズ１０８を介して受光素子１０９で受光し、電気信号に変換され空間１０５の測定光に対応した信号として外部に出力される。
【０００７】
次に、光ファイバーケーブル１１１を用いた煙霧透過率測定装置の校正について説明する。投光部１０１から投射される光は、同時に投光部１０１内のコリメータ１１０に入光する。光ファイバーケーブル１１１は、投光部１０１のコリメータ１１０と受光部１０６のコリメータ１１５を接続している。コリメータ１１５は、受光部１０６内の光スイッチ１１２に対向している。このような構成により、光ファイバーケーブル１１１を経由して受光部１０６内の光スイッチ１１２まで到達する。
【０００８】
煙霧透過率測定装置が煙霧透過率を測定する場合（通常時）には、光スイッチ１１２は、遮断状態となる。一方で、煙霧透過率測定装置が校正を行う場合、すなわち、汚れてきた光学系の校正を行う場合（校正時）には、光スイッチ１１２は開放状態となる。また、受光部１０６の筐体の開口には、遮蔽板１１４が設けられている。校正時には、受光部１０６内のロータリーソレノイド１１３により遮蔽板１１４を駆動して開口を閉鎖する。このように、校正時には、空間１０５を通る光が受光素子１０９に到達しないようにしている。そして、校正時には、投光部１０１からの光は、光ファイバーケーブル１１１と受光部１０６内の常設光ファイバーケーブル１１７を経由してコリメータ１１５から投射される。そして、防塵窓１０７および受光レンズ１０８を介して受光素子１０９で受光し、校正光として出力される。この校正光は、処理部１１６によって、前回（通常は１日乃至２週間程度前）の校正光の出力信号と比較される。校正光の出力信号は、光学系の汚れに応じて信号レベルが低下するため、前回値との差分によって、光学系の汚れを補正している。なお、光ファイバーケーブル１１１および常設光ファイバーケーブル１１７と光スイッチ１１２の接続は、光ファイバーケーブル１１１および常設光ファイバーケーブル１１７の端部に取り付けられたコリメータ１１８およびコリメータ１１９によって接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭５９−１１６０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このような従来の煙霧透過率測定装置においては、長期間の使用で光学系（投光部および受光部内のレンズ等、光が通過する部位）が汚れるため、校正を行う必要があった。また、校正のために使用する光ファイバーは、約１２０ｍという長いものを使用することもあって高価であり、また、投光部と受光部の間（距離１００ｍ）に施工を必要とする課題を有していた。
【００１１】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、煙霧透過率測定装置内に洗浄部を取付けることにより校正を不要とし、より安価で複雑な施工を必要としない煙霧透過率測定装置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】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明は、光源を有する投光部と、前記光源から投射された光を受光する受光素子を有する受光部と、前記受光素子から出力される電気信号を演算処理する処理部を有する煙霧透過率測定装置において、
前記投光部は、前記光源で投射された光を前記投光部内から前記受光部内に光の方向を定める投光レンズを有し、前記受光部は、前記受光素子に光を集める受光レンズを有し、前記投光部もしくは前記受光部、またはその両方には、レンズを光学系汚れから保護する防塵窓と、前記防塵窓を洗浄する洗浄部が備えられ、前記洗浄部は、前記防塵窓に向けて水を噴出する噴射ノズルと、前記噴射ノズルに水を送るポンプと、前記噴射ノズルから噴出した水を回収し、前記ポンプに供給するタンクと、洗浄に使用した水をろ過するろ過部を有するという構成により、所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、洗浄部によって防塵窓の洗浄を可能とし、従来必要であった光ファイバーによる校正機構が不要となり、高価な部品および光ファイバーケーブル設置に必要な工事をなくすことが可能となる。そのため、より安価で単純な施工で光学系の汚れによる透過率の低下を防ぐ効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明実施の煙霧透過率測定装置構成図
【図２】本発明実施の投光部洗浄部の詳細図
【図３】本発明実施の投光部洗浄部の構成図
【図４】従来の煙霧透過率測定装置構成図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、道路トンネル用煙霧透過率測定装置の構成図を示している。
【００１７】
煙霧透過率測定装置は、一端側を開口した筒型の筐体を有した投光部１１と、同じく一端側を開口した筒型の筐体を有した受光部２１と、出力信号を処理する処理部２６で構成されている。投光部１１は光源１２と投光レンズ１３とを備えている。光源１２としてはＬＥＤライトが用いられる。光源１２と投光レンズ１３は、投光部１１内に一直線に配置され、光源１２から投射された光は、投光レンズ１３で偏向されて後述する受光部２１に入射される。防塵窓１４は投光部１１外の空気と投光レンズ１３が直接接しないように、投光部１１の筐体内を開口側と投光部１１側に二分するように設けられている。すなわち、光源１２から投射された光は、投光レンズ１３、防塵窓１４を通って受光部２１へ到達することになる。
【００１８】
一方、受光部２１は、受光素子２５と受光レンズ２４を備えている。受光部２１においても、投光部１１と同様に、受光素子２５と受光レンズ２４は、受光部２１内に一直線に配置されている。そして、光源１２から投射された光を受光レンズ２４で偏向し受光素子２５で受光する。また、防塵窓２３は受光部２１外の空気と受光レンズ２４が直接接しないように、受光部２１の筐体内を開口側と受光部２１側に二分するように設けられている。受光素子２５は、光源１２からの光を検出し、処理部２６へ電気信号として伝達する。
【００１９】
そして、投光部１１と受光部２１は、一般的に１００ｍ離れた場所に設置される。投光部１１と受光部２１の配置の際には、投光部１１の光源１２から投射された光が受光部２１の受光素子２５で受光できるように、投光部１１、受光部２１の光軸が合わせられている。
【００２０】
処理部２６は、受光素子２５から伝達された電気信号を用いて視感透過率を算出する。視感透過率とは、投光部１１と受光部２１の間の空間２０におけるヒトの目による見え方を数値化したものである。道路トンネル内の空気の汚れ度合いは、一般的に、投光部１１と受光部２１の間の１００ｍの空間２０での視感透過率を用いて表している。本実施の形態の煙霧透過率測定装置は、投光部１１と受光部２１の間の空間２０の汚れを視感透過率を用いて常に測定している。
【００２１】
ここで、投光部１１、あるいは受光部２１内の汚れについて説明する。この種の煙霧透過率測定装置では、道路トンネル内に存在する煤煙の微粒子が投光部１１あるいは受光部２１内に侵入することになる。投光部１１内に侵入した煤煙の微粒子は、防塵窓１４に付着して、防塵窓１４を通過する光量を低下させることになる。同様に、受光部２１内に侵入した煤煙の微粒子は、防塵窓２３に付着して、防塵窓２３を通過する光量を低下させることになる。そのため、煙霧透過率測定装置を長期間使用すると、トンネル内の正確な視感透過率を測定することが難しくなる。
【００２２】
そこで、本実施の形態では、投光部１１内に洗浄部４０が設けられ、受光部２１に洗浄部４１が設けられている。洗浄部４０、洗浄部４１によって、煙霧透過率測定装置内部の汚れを取り除く処理を定期的に行っている。本発明に係る洗浄部は、投光部１１または、受光部２１に設けられる。より好ましくは、洗浄部は、投光部１１、受光部２１両方に設けるとよい。
【００２３】
以下では、投光部１１に設けられた洗浄部４０について説明し、受光部２１については、同様の構成なので詳しい説明を省略する。洗浄部４０の詳細図を図２および図３に示す。
【００２４】
洗浄部４０は、噴射ノズル１５とろ過部１６とタンク１７とポンプ１８と排水ガイド１９を備えている。噴射ノズル１５は、水を防塵窓１４に向けて噴出する。ろ過部１６は、洗浄後の水をろ過し、汚れ成分を除去した後、タンク１７に水を戻す。タンク１７は、洗浄に使用する水を貯水する。ポンプ１８は、タンク１７の水を噴射ノズル１５まで吸い上げ、噴射する。排水ガイド１９は、防塵窓１４を洗浄した洗浄後の水をろ過部１６まで誘導する。ポンプ１８と噴射ノズル１５は、配管接続されている。このような構成によって、ポンプ１８が運転すると、タンク１７内の水が吸い上げられ、噴射ノズル１５は吸い上げられた水を噴射する。
【００２５】
防塵窓１４は、投光レンズ１３を煤煙の微粒子から保護する透明な板で、好ましくはアクリル板で作製される。防塵窓１４の洗浄は、水を防塵窓１４の上部から下部に向けて噴出する噴射ノズル１５を用いて、所定時間水を防塵窓１４に噴出することで行われる。噴射ノズル１５は、防塵窓１４の空間２０側、すなわち、投光部１１筐体の開口側に設置される。そして、噴射ノズル１５は、光源１２から投射された光路より上部に配置され、防塵窓１４に向けて水を噴出する。洗浄を行う間は、防塵窓１４に水が噴出されており正確な測定が困難であるため、通常行っている視感透過率の測定を停止する。
【００２６】
一方の受光部２１における洗浄部４１も、投光部１１の洗浄部４０と同じ構成であり、洗浄部４１によって防塵窓２３の洗浄が行われる。
【００２７】
このような構成によれば、防塵窓１４、防塵窓２３に付着した煤煙の微粒子の汚れを取り除くことが可能となる。そのため、受光素子２５で受光する光の光量が防塵窓１４、防塵窓２３の汚れにより低下することがなくなるため、光ファイバーを用いた校正を不要とすることが出来る。
【００２８】
また、防塵窓１４上部より噴出された水は、防塵窓１４を伝い下部に流れる。下部に流れた水は、傾斜をつけた断面コの字型の排水ガイド１９で受ける。排水ガイド１９を流れた水は、ろ過部１６を通過する。排水ガイド１９は、ろ過部１６と接合されており、防塵窓１４を伝い下部に流れる水をすべて回収できるように、防塵窓１４下部に設置される。ろ過部１６の形状は、上部と下部を開口した直方体の箱の中にフィルタを配置するものである。ろ過部１６に用いられるフィルタとしては、水処理用フィルタバックのろ過精度１０μｍ〜１００μｍ程度のものを用いるとよい。なお、メンテナンスの際に必要であればフィルタの交換を行う。また、排水ガイド１９はアクリル板で作製されることが好ましい。このような構成によれば、ろ過部１６によって洗浄に使用した水を再利用することが可能となり、洗浄のたびに外部より水を供給する必要がなくなる。
【００２９】
ろ過部１６でろ過した水は、煙霧透過率測定装置内に設置されたタンク１７に貯水される。なお、ろ過部１６からろ過した水を回収しやすくするため、タンク１７上部にろ過部１６を設置するとよい。また、ろ過フィルタは、煙霧透過率測定装置を所定時間運転ごとに交換、あるいは、取り外して洗浄再生を行うとよい。
【００３０】
このような構成によれば、水の循環を煙霧透過率測定装置内だけで行うことが可能となり、外部から水道配管を接続し、常時きれいな水を供給する必要がなくなる。なお、噴射ノズル１５から噴出した水の一部は、防塵窓１４に接触後跳ね返り、排水ガイド１９で回収出来ない可能性がある。そのため、タンク１７に給水可能な補給口を取付け煙霧透過率測定装置のメンテナンスの際に水を補給してもよい。
【００３１】
また、タンク１７に貯水した水を噴射ノズル１５に送るためには、ポンプ１８が設置される。このポンプ１８は煙霧透過率測定装置内に設置され、好ましくはタンク１７内部に設置される。
【００３２】
処理部２６では、視感透過率を算出するとともに、煙霧透過率測定装置内のポンプ１８に動作指令を出力する。処理部２６は、煙霧透過率測定装置外部に設置してもよい。洗浄を行うための動作指令は、所定時間間隔でポンプ１８に出力される。なお、動作指令は、従来の煙霧透過率測定装置の校正間隔である約２週間に１度の間隔で発信することが好ましい。
【００３３】
また、投光部１１内に設置された防塵窓１４は、投光部１１の筐体内に設けられている。この筐体は、上述した通り一端側を開口した筒型である。防塵窓１４は、投光部１１外の空気と投光レンズ１３が直接接しないように、投光部１１の筐体内を開口側と投光部１１側に二分するように設けられている。投光部１１の筐体上部には、防塵窓１４を上部から挿入するため、スリット状の挿入孔（図示せず）が設けられている。防塵窓１４の上部には、前述の挿入孔から防塵窓１４が取り出せるように、保持部が設けられている。保持部は、挿入孔の上部外側で挿入孔を通過しないように防塵窓１４を保持する。すなわち、保持部は、挿入孔の短手方向において挿入孔の短手方向の長さよりも大きな「引っ掛かり」として機能する。保持部は、好ましくはローレットつまみを用いるとよい。このような構成によれば、煙霧透過率測定装のメンテナンスの際に、防塵窓１４を取り出して防塵窓１４の汚れ具合を確認することが可能となり、必要であれば防塵窓１４を手作業による洗浄、あるいは、交換を容易に行うことができる。
【００３４】
受光部２１における防塵窓２３も投光部１１の防塵窓１４と同様の構成によって、受光部２１の筐体から取り出し可能に設けられており、防塵窓２３の交換、メンテナンスを容易に行うことができるようになっている。
【００３５】
なお、煙霧透過率測定装置内に送風装置を設置し、防塵窓１４および２３に付着した煤煙の微粒子を空気の噴出により取り除いてもよい。送風装置を設置する場合は、投光部１１内の光源１２もしくは受光素子２５、またはその両方の後方スペースに設置される。空気による洗浄は、水による洗浄と同様に、高圧の空気を防塵窓１４、防塵窓２３の上部から下部に向けて勢いよく噴出することによって行われる。空気用の噴射ノズルは噴射ノズル１５と同様に、光源１２から投射された光を遮らない防塵窓１４および２３上部で、投光部１１または受光部２１の開口した筒側に新たに設置される。空気によって洗浄する場合には、投光部１１（あるいは受光部２１）の下部を開放し、取り除いた汚れを投光部１１（あるいは受光部２１）の筐体外に排出するのが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明によれば、道路トンネルの視感透過率測定に使用される煙霧透過率測定装置において、より安価な機構、単純な施工で光学系の汚れを取り除くことができる。
【符号の説明】
【００３７】
１１    投光部
１２    光源
１３    投光レンズ
１４    防塵窓
１５    噴射ノズル
１６    ろ過部
１７    タンク
１８    ポンプ
１９    排水ガイド
２０    空間
２１    受光部
２２    噴射ノズル
２３    防塵窓
２４    受光レンズ
２５    受光素子
２６    処理部
２７    ポンプ
２８    タンク
２９    ろ過部
３０    排水ガイド
４０    洗浄部
４１    洗浄部
１０１    投光部
１０２    光源
１０３    投光レンズ
１０４    防塵窓
１０５    空間
１０６    受光部
１０７    防塵窓
１０８    受光レンズ
１０９    受光素子
１１０    コリメータ
１１１    光ファイバーケーブル
１１２    光スイッチ
１１３    ロータリーソレノイド
１１４    遮蔽板
１１５    コリメータ
１１６    処理部
１１７    常設光ファイバーケーブル
１１８    コリメータ
１１９    コリメータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2020134473.tif 000005
【図４】
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