(57)【要約】【課題】簡易な構成の設備を用いて火災時のトンネル内の気流を適切に制御する。【解決手段】トンネル１０内での火災時に当該トンネル１０内の気流を制御する気流制御設備２０は、トンネル１０を短手方向に見た側面視においてトンネル１０の上部の側壁を貫通して外側に突出し、且つトンネル１０内を長手方向に延伸して設けられ、トンネル１０内の上部において下方に向かう雰囲気を内部に誘導するための一対の気流制御溝２１と、トンネル１０の両側の坑口１１において気流制御溝２１に接続され、当該坑口１１から上方に突出する突出溝３０と、を有する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル内での火災時に当該トンネル内の気流を制御する気流制御設備であって、
トンネルを短手方向に見た側面視においてトンネル上部の側壁を貫通して外側に突出し、且つトンネル内を長手方向に延伸して設けられ、トンネル内の上部において下方に向かう雰囲気を内部に誘導するための一対の気流制御溝を有することを特徴とする、トンネル用気流制御設備。
【請求項２】
トンネル両側の坑口において前記気流制御溝に接続され、当該坑口から上方に突出する突出溝をさらに有することを特徴とする、請求項１に記載のトンネル用気流制御設備。
【請求項３】
前記気流制御溝は、トンネルを短手方向に見た側面視においてトンネルの外側面から下方に傾斜していることを特徴とする、請求項１又は２に記載のトンネル用気流制御設備。
【請求項４】
前記気流制御溝は既存のトンネルに設けられることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のトンネル用気流制御設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル内での火災時に当該トンネル内の気流を制御する気流制御設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル内で火災が発生すると、人的被害を避けるため、燃焼ガスや煙等がトンネル内に充満するのを回避する必要がある。そして、これら燃焼ガスや煙等を速やかにトンネル外に排出するため、トンネルには換気扇等の換気機構が設置される場合がある。
【０００３】
例えば道路トンネルの場合、トンネル内を走行する自動車車両の断面積がトンネルの短手方向の断面積に比べて小さいため、トンネル内に余剰な空間が存在しており、換気機構を設置する場所の自由度は高い。このため、特許文献１に記載されているように換気機構はトンネルの種々の場所に設置され得るが、一般的には換気機構は例えばトンネル内の天井付近に設置されることが多い。
【０００４】
一方、例えば鉄道トンネルにおいても、特許文献２に記載されているとおりトンネル内の天井付近に換気機構を設置することが提案されている。しかしながら、トンネル内を走行する鉄道車両の断面積はトンネルの断面積に近い大きさであるため、トンネル内に換気機構等を設置する余剰空間がほとんどない。そこで青函トンネルや欧州の長大トンネルでは、トンネルに換気用の立坑を設け、当該立坑内に換気機構を設置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−７３６９９号公報
【特許文献２】実開平６−８２１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、現状の鉄道トンネルの多くはこのような換気機構を有していない。かかる換気機構を追加で設置するには多大な設備費用がかかり、またその換気機構のメンテナンス費用もかかる。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、簡易な構成の設備を用いて火災時のトンネル内の気流を適切に制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するため、本発明は、トンネル内での火災時に当該トンネル内の気流を制御する気流制御設備であって、トンネルを短手方向に見た側面視においてトンネル上部の側壁を貫通して外側に突出し、且つトンネル内を長手方向に延伸して設けられ、トンネル内の上部において下方に向かう雰囲気を内部に誘導するための一対の気流制御溝を有することを特徴としている。なお、本発明において気流制御溝が設けられるトンネル上部とは、少なくともトンネル内の人よりも高い位置をいう。
【０００９】
ここで、トンネル内で火災が発生すると、火災によって生じた燃焼ガスや煙等を含む雰囲気（以下、「汚染空気」と称する場合がある。）は上昇してトンネルの坑口に向かって流れる。図８に示すように汚染空気は、トンネル１００の坑口に向かう途中で冷却され降下する場合がある（図８中の実線矢印）。かかる場合、冷却された汚染空気はトンネル１００の内側面１０１に沿って降下することが分かっている。この図８のように冷却空気が降下することは、例えば「國兼他、トンネル火災時の煙の降下現象、日本火災学会研究発表会概要集、２００３」に記載されている。また図９に示すように汚染空気（図９中の実線矢印）は、トンネル１００の坑口１０２において外部から流入する空気（図９中の点線矢印）に巻き込まれる。そうすると、汚染空気は降下してトンネル１００内に再流入する場合がある。この図９のように汚染空気がトンネル１００内に再流入することは、例えば「能美トンネル燃焼試験グループ、トンネル内列車火災の模型試験、鉄道技研報速報、Ｎｏ．８０−１７、１９８０」に記載されている。
【００１０】
本発明の気流制御設備によれば、気流制御溝がトンネル上部の側壁を貫通して外側に突出しているので、図８に示したように汚染空気がトンネル内で降下する場合でも、トンネルの内側面に沿って流れる汚染空気を気流制御溝に誘導して汚染空気の降下を抑制することができる。そして、気流制御溝がトンネル内を長手方向に延伸しているので、汚染空気は気流制御溝の内部をトンネルの坑口に流れ、トンネル内での汚染空気の降下を抑制することができる。また、このように気流制御溝によって汚染空気の降下が抑制されるので、トンネルの坑口においても当該トンネルの上部から汚染空気が排出され、この汚染空気は坑口の外部から流入する空気の影響を受け難い。このため、図９に示したように汚染空気が坑口の外部から流入する空気に巻き込まれるのを抑制でき、坑口において汚染空気が降下してトンネル内に再流入するのを抑制することができる。このように本発明によれば、火災時のトンネル内の気流を適切に制御することができる。そしてこのようにトンネル内の汚染空気が降下しないので、当該トンネル内の人を適切に避難させることができる。
【００１１】
しかも、本発明の気流制御設備は気流制御溝を有していればよく、大掛かりな換気機構を設ける必要がないため、気流制御設備の設置費用と保守費用を低廉化することができる。
【００１２】
さらにトンネル内の余剰空間が小さい狭小トンネルにも本発明の気流制御設備を設けることができ、本発明は特に狭小トンネルに対して有用である。
【００１３】
前記気流制御設備は、トンネル両側の坑口において前記気流制御溝に接続され、当該坑口から上方に突出する突出溝をさらに有していてもよい。
【００１４】
前記気流制御溝は、トンネルを短手方向に見た側面視においてトンネルの外側面から下方に傾斜していてもよい。
【００１５】
前記気流制御溝は既存のトンネルに設けられてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、簡易な構成の設備を用いて火災時のトンネル内の気流を適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態にかかる気流制御設備と、当該気流制御設備が設置されたトンネルとの断面図である。
【図２】図１に示した気流制御設備のＡ−Ａ断面図である。
【図３】トンネル内での火災時に気流制御設備によって当該トンネル内の気流が制御される様子を示す、トンネルを短手方向に見た説明図である。
【図４】トンネル内での火災時に気流制御設備によって当該トンネル内の気流が制御される様子を示す、トンネルを長手方向に見た説明図である。
【図５】他の実施の形態にかかる気流制御設備の断面図である。
【図６】他の実施の形態にかかる気流制御設備の断面図である。
【図７】他の実施の形態にかかる気流制御設備と、当該気流制御設備が設置されたトンネルとの断面図である。
【図８】従来のトンネルで火災が発生した際の当該トンネル内の気流を示す説明図である。
【図９】従来のトンネルで火災が発生した際の当該トンネルの坑口付近の気流を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１９】
本実施の形態では、図１に示すように列車１が走行するためのトンネル１０に設けられる気流制御設備２０について説明する。より具体的には、気流制御設備２０は、トンネル１０内で火災が発生した際に当該トンネル１０内の気流を制御する。なお図１の例では、列車１として１両の鉄道車両しか図示されていないが、実際には複数の鉄道車両が連結されている。
【００２０】
本実施の形態の気流制御設備２０は気流制御溝２１を有している。気流制御溝２１は、図１に示すようにトンネル１０の一の坑口１１から他の坑口１１までトンネル１０内を長手方向（図１中のＸ方向）に延伸して設けられている。また気流制御溝２１は、図２に示すようにトンネル１０を短手方向に見た側面視において、トンネル１０の上部の側壁１２を内側面１３から外側面１４に貫通して外側に突出し、且つ外側面１４から水平方向（図２中のＹ方向）に突出して設けられている。気流制御溝２１は、対向する外側面１４、１４からそれぞれ突出し、一対に設けられている。
【００２１】
なお気流制御溝２１が設置されるトンネル１０の上部は特に限定されるものではないが、少なくともトンネル１０内の人よりも高い位置、例えば２ｍ以上の位置をいう。
【００２２】
本実施の形態にかかる気流制御設備２０は以上のように構成されている。次にこの気流制御設備２０によって、トンネル１０内で火災が発生した際に当該トンネル１０内の気流が制御される作用及びその効果について説明する。
【００２３】
図３に示すようにトンネル１０内で火災が発生すると、火災によって生じた燃焼ガスや煙等を含む雰囲気（以下、「汚染空気」と称する場合がある。）は熱せられており上昇する（図３中の矢印）。そしてトンネル１０の上部に上昇した汚染空気は、内側面１３に沿って流れ、さらに気流制御溝２１の内部に流入する。そして汚染空気は気流制御溝２１内に留まり、この気流制御溝２１によって下方に降下するのが抑制される。このとき、図８に示したように汚染空気が冷却されてトンネル１０の内側面１３に沿って下降する場合であっても、気流制御溝２１によって汚染空気の降下を抑制することができる。
【００２４】
トンネル１０の上部の汚染空気は、図４に示すようにトンネル１０の長手方向に延伸する気流制御溝２１の内部をトンネル１０の坑口１１に流れる（図４中の矢印）。そうするとトンネル１０内の全長に亘って、汚染空気の降下が抑制される。そして汚染空気は、坑口１１からトンネル１０の外部に排出される。このように気流制御溝２１によって汚染空気の降下が抑制されるので、トンネル１０の坑口１１においても当該トンネル１０の上部から汚染空気が排出され、この汚染空気は坑口１１の外部から流入する空気の影響を受け難い。このため、図９に示したように汚染空気が坑口１１の外部から流入する空気に巻き込まれるのを抑制でき、坑口１１において汚染空気が降下してトンネル１０内に再流入するのを抑制することができる。
【００２５】
このようにトンネル１０内で火災が発生しても、気流制御設備２０によって汚染空気がトンネル１０内で降下するのが抑制され、また坑口１１において汚染空気が再流入するのが抑制され、火災時のトンネル１０内の気流を適切に制御することができる。そして、トンネル１０内の人が一酸化炭素等の有毒ガスや煙に巻き込まれることがなく、トンネル１０からの人の避難を適切に行うことができる。なお人の避難は、例えばトンネル１０に設置された誘導灯（図示せず）によって坑口１１に向かう避難経路を示すことで行われる。
【００２６】
また本実施の形態において図示したように、トンネル１０が例えば単線用でトンネル１０内の余剰空間が小さい狭小トンネルの場合であっても、気流制御設備２０では気流制御溝２１をトンネル１０の上部に設けることができる。したがって、このような狭小トンネルに対して、気流制御設備２０は特に有用である。
【００２７】
しかも、気流制御設備２０は気流制御溝２１を有していればよく、例えば既存のトンネル１０に別途設置することができる。この際、大掛かりな換気機構を設ける必要がないため、気流制御設備２０の設置費用と保守費用を低廉化することができる。
【００２８】
以上の実施の形態の気流制御設備２０において、図５に示すように気流制御溝２１は、トンネル１０を短手方向に見た側面視において、トンネル１０の外側面１４から下方に傾斜していてもよい。
【００２９】
かかる場合、トンネル１０内で火災が発生すると、火災によって生じた燃焼ガスや煙等を含む汚染空気は熱せられており上昇する（図５中の矢印）。そしてトンネル１０の上部に上昇した汚染空気は、内側面１３に沿って流れ、さらに気流制御溝２１の内部に流入する。そして汚染空気は気流制御溝２１内に留まり、この気流制御溝２１によって下方に降下するのが抑制される。このとき、気流制御溝２１がトンネル１０の外側面１４から下方に傾斜しているので、汚染空気が気流制御溝２１から流出して降下するのをより確実に防止することができる。したがって、火災時のトンネル１０内の気流をより適切に制御することができる。
【００３０】
以上の実施の形態の気流制御設備２０において、図６に示すように気流制御溝２１は鉛直方向に長く延伸する形状であってもよい。かかる場合でも、気流制御溝２１の下端の高さＨは、少なくともトンネル１０内の人よりも高い高さ、例えば２ｍ以上となる。本実施の形態においても、汚染空気は気流制御溝２１の内部を流れて、トンネル１０内の気流が制御され、上記実施の形態と同様の効果を享受することができる。
【００３１】
以上の実施の形態の気流制御設備２０において、図７に示すようにトンネル１０の両側の坑口１１、１１には突出溝３０がそれぞれ設けられていてもよい。突出溝３０は、坑口１１から水平方向に外側に延伸し、さらに鉛直上方に延伸している。換言すれば、突出溝３０は坑口１１から上方に突出している。また突出溝３０は気流制御溝２１に接続され、トンネル１０の両側の坑口１１、１１においてそれぞれ一対に設けられている。さらに突出溝３０は例えば中空構造を有し、その内部を気流制御溝２１から排出された汚染空気が流れるようになっている。
【００３２】
かかる場合、トンネル１０内で火災が発生すると、火災によって生じた汚染空気は気流制御溝２１の内部をトンネルの坑口１１に向かって流れる。そして坑口１１において気流制御溝２１から流れてきた汚染空気は、突出溝３０の内部を通って上方に排出される。このように汚染空気が上方に排出されるので、図９に示したように汚染空気が坑口１１の外部から流入する空気に巻き込まれるのをさらに抑制することができ、坑口１１において汚染空気が降下してトンネル１０内に再流入するのをより確実に抑制することができる。
【００３３】
以上の実施の形態では、トンネル１０は単線用のトンネルであり、火災時に当該トンネル１０内に１つの列車１が残された場合について説明したが、本実施の形態の気流制御設備２０は複線用のトンネルにも適用できる。このように複線用のトンネル１０に対しても、当該トンネル１０に気流制御設備２０を設置することにより、上記実施の形態と同様の効果を享受することができる。
【００３４】
以上の実施の形態では、トンネル１０が鉄道トンネルである場合について説明したが、本実施の形態の気流制御設備２０は、例えば道路トンネルや洞道等、他のトンネルにも適用できる。
【００３５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、例えばトンネル内での火災時に当該トンネル内の気流を制御する際に有用である。
【符号の説明】
【００３７】
１    列車
１０  トンネル
１１  坑口
１２  側壁
１３  内側面
１４  外側面
２０  気流制御設備
２１  気流制御溝
３０  突出溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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