(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル施工時にトンネル内空気を坑外に排気するための排気管を坑内に配置するとともに該排気管に排気ガスを流入させるための流入口を開閉自在に設け、駆動輪を駆動する電動モータと該電動モータに接続されたバッテリーと該バッテリーに充電器を介して接続された充電用発電機と該充電用発電機に出力軸が接続された内燃機関と前記バッテリーの充電量に応じて前記内燃機関を駆動制御する制御装置とからなるトンネル施工に用いるトンネル用輸送車両の車両排気口に前記流入口を連通できるように構成し、前記車両排気口に着脱自在に連結可能な連結ホースを前記流入口に取り付け、前記排気管を前記坑内に沿って敷設するとともに前記流入口を所定の間隔で前記排気管に複数設けたことを特徴とするトンネル施工用排気システム。
【請求項２】
トンネル施工時にトンネル内空気を坑外に排気するための排気管を坑内に配置するとともに該排気管に排気ガスを流入させるための流入口を開閉自在に設け、該流入口を車両排気口に連通できるように構成し、前記排気管を前記坑内に沿って敷設するとともに前記流入口を所定の間隔で前記排気管に複数設けたことを特徴とするトンネル施工用排気システム。
【請求項３】
トンネル施工時にトンネル内空気を坑外に排気するための排気管を坑内に配置するとともに該排気管に排気ガスを流入させるための流入口を開閉自在に設け、駆動輪を駆動する電動モータと該電動モータに接続されたバッテリーと該バッテリーに充電器を介して接続された充電用発電機と該充電用発電機に出力軸が接続された内燃機関と前記バッテリーの充電量に応じて前記内燃機関を駆動制御する制御装置とからなるトンネル施工に用いるトンネル用輸送車両の車両排気口に前記流入口を連通できるように構成し、前記排気管を前記坑内に沿って敷設するとともに前記流入口を所定の間隔で前記排気管に複数設けたことを特徴とするトンネル施工用排気システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル施工時に使用するトンネル施工用排気システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル施工にあたっては、掘削機械や支保工に必要なロックボルト、覆工に必要なセグメント等を坑内に搬入したり、不要になった機器類を搬出したり、山岳トンネル工法で生じた掘削ずりを搬出したりするための輸送車両が必要であることは言うまでもなく、かかる輸送車両としては、従来、機関車とトロを組み合わせたレール方式や、ダンプトラックなどの車両を用いるタイヤ方式がトンネル工法等に応じて随時使い分けされる。
【０００３】
ここで、輸送車両としては、内燃機関を用いたもののほかに、バッテリーを用いたものがあり、かかるバッテリー搭載車両では、当然ながら排気ガスが出ないため、トンネル、特に内燃機関を搭載した工事機械をほとんど使用しないシールドトンネル工法では換気設備の負担をかなり軽減することができるという長所がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バッテリー搭載車両の場合、一回当たりの充電で走行できる距離には限界がり、充電済みのバッテリーを予め複数用意しておき、これらを随時積み替えながら利用せざるを得ず、充電作業が煩雑であるととともにバッテリー全体のコストも高くなるいう問題を生じていた。
【０００５】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、換気設備の負荷を軽減しつつ、バッテリーの積替えを不要にすることが可能なトンネル施工用排気システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るトンネル施工用換気システムは請求項１に記載したように、トンネル施工時にトンネル内空気を坑外に排気するための排気管を坑内に配置するとともに該排気管に排気ガスを流入させるための流入口を開閉自在に設け、駆動輪を駆動する電動モータと該電動モータに接続されたバッテリーと該バッテリーに充電器を介して接続された充電用発電機と該充電用発電機に出力軸が接続された内燃機関と前記バッテリーの充電量に応じて前記内燃機関を駆動制御する制御装置とからなるトンネル施工に用いるトンネル用輸送車両の車両排気口に前記流入口を連通できるように構成し、前記車両排気口に着脱自在に連結可能な連結ホースを前記流入口に取り付け、前記排気管を前記坑内に沿って敷設するとともに前記流入口を所定の間隔で前記排気管に複数設けたものである。
【０００８】
また、本発明に係るトンネル施工用排気システムは請求項２に記載したように、トンネル施工時にトンネル内空気を坑外に排気するための排気管を坑内に配置するとともに該排気管に排気ガスを流入させるための流入口を開閉自在に設け、該流入口を車両排気口に連通できるように構成し、前記排気管を前記坑内に沿って敷設するとともに前記流入口を所定の間隔で前記排気管に複数設けたものである。
【０００９】
また、本発明に係るトンネル施工用排気システムは請求項３に記載したように、トンネル施工時にトンネル内空気を坑外に排気するための排気管を坑内に配置するとともに該排気管に排気ガスを流入させるための流入口を開閉自在に設け、駆動輪を駆動する電動モータと該電動モータに接続されたバッテリーと該バッテリーに充電器を介して接続された充電用発電機と該充電用発電機に出力軸が接続された内燃機関と前記バッテリーの充電量に応じて前記内燃機関を駆動制御する制御装置とからなるトンネル施工に用いるトンネル用輸送車両の車両排気口に前記流入口を連通できるように構成し、前記排気管を前記坑内に沿って敷設するとともに前記流入口を所定の間隔で前記排気管に複数設けたものである。
【００１０】
本発明に係るトンネル施工用排気システムは、トンネル施工時にトンネル内空気を坑外に排気するための排気管を坑内に配置するとともに該排気管に排気ガスを流入させるための流入口を開閉自在に設け、該流入口を車両排気口に連通できるように構成してあるので、トンネル用輸送車両に搭載したバッテリーを充電するときには、排気管の流入口の近傍にトンネル用輸送車両をいったん停車し、次に、トンネル用輸送車両の内燃機関を駆動して充電を行いつつ、該内燃機関から発生する排気ガスを流入口を介して排気管内に流れ込ませる。
【００１１】
充電作業が完了したならば、内燃機関を停止するとともに排気管の流入口を閉じる。そして、充電されたバッテリーを電力供給源として電動モータを駆動し、トンネル用輸送車両を走行させる。
【００１２】
このようにすると、トンネル用輸送車両は、走行中は必ずバッテリーが電力供給源となるともに、充電中は内燃機関からの排気ガスが流入口を介して排気管に流れ込むので、結局、トンネル用輸送車両の運転状況とは関係なく、該車両からの排気ガスが施工中のトンネル内に充満することはない。
【００１３】
排気管や流入口は、トンネル用輸送車両のバッテリー容量や同時に運転する台数等を考慮して配置位置や個数等を任意に定めればよいが、前記排気管を前記坑内に沿って敷設するとともに前記流入口を所定の間隔で前記排気管に複数設けたならば、トンネル用輸送車両の充電作業を坑内の所望の位置で行うことが可能となる。
【００１４】
また、排気管に設けた流入口を車両排気口にどのように連通させるかは任意であるが、車両排気口に着脱自在に連結可能な連結ホースを該流入口に取り付けたならば、充電開始時に連結ホースの先端を車両排気口に取付け、充電が終われば車両排気口から取り外せばよいだけなので、充電作業に手間がかかる懸念がなくなる。
【００１５】
なお、トンネル施工用排気システムに用いるトンネル用輸送車両としては、駆動輪を駆動する電動モータ、該電動モータに電力を供給するバッテリー、該バッテリーを充電する充電用発電機及び該充電用発電機に出力軸が接続された内燃機関を備えたものであればどのようなものでもよいが、例えば、駆動輪を駆動する電動モータと該電動モータに接続されたバッテリーと該バッテリーに充電器を介して接続された充電用発電機と該充電用発電機に出力軸が接続された内燃機関と前記バッテリーの充電量に応じて前記内燃機関を駆動制御する制御装置とで構成することができる。
【００１６】
かかる構成においては、バッテリーの充電量が十分大きいときには該バッテリーから電動モータに電力を供給し、該電動モータで駆動輪を駆動して走行させる。
【００１７】
一方、バッテリーの充電量を制御装置で監視し、充電量が所定の下限値まで低下したならば、該制御装置から制御信号を送って内燃機関を駆動し、充電用発電機で電力を発生させるとともに、その電力を充電器を介してバッテリーに充電する。
【００１８】
このようにすると、トンネル用輸送車両から排気ガスが発生するのは、内燃機関を駆動する充電時のみとなり、トンネル内の排ガス濃度は大幅に低減される。
【００１９】
電動モータへの電力供給方式としては、バッテリーからの電力供給のみでまかなう方式と、充電用発電機からの直接的な電力供給を併用する方式とに大別されるが、前者の場合においては、充電場所をできるだけ坑内に排気ガスが充満しにくい場所、例えばトンネル出入口や立坑といった外気に近い場所、あるいは特定の排気設備を設けた場所で行うようにすれば、坑内の排気ガス汚染をなお一層抑制することができる。
【００２０】
内燃機関としては、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどを採用することができる。なお、駆動輪をタイヤ方式とするかレール方式とするかは任意である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るトンネル施工用排気システムの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２２】
（第１実施形態）
【００２３】
図１は、本実施形態に係るトンネル用輸送車両を示したブロック図である。同図でわかるように、本実施形態のトンネル用輸送車両１は、駆動輪２を駆動する電動モータ３と、該電動モータに電気接続されたバッテリー４と、該バッテリーに充電器５を介して電気接続された充電用発電機６と、該充電用発電機に出力軸が接続された内燃機関９と、バッテリー４の充電量に応じて内燃機関９を駆動制御する制御装置８とから概ね構成してある。なお、内燃機関９から出る排気ガスについては、触媒１１で有害成分を捕集除去した後、車両排気口１０から排出されるようになっている。
【００２４】
内燃機関９は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなど任意のものを採用することができる。
【００２５】
本実施形態に係るトンネル用輸送車両１においては、バッテリー４の充電量が十分大きいときには該バッテリーから電動モータ３に電力を供給し、該電動モータで駆動輪２を駆動して走行させる。
【００２６】
一方、バッテリー４の充電量を制御装置８で監視し、充電量が所定の下限値まで低下したならば、該制御装置から制御信号を送って内燃機関９を駆動し、充電用発電機６で電力を発生させるとともに、その電力を充電器５を介してバッテリー４に充電する。
【００２７】
このようにすると、トンネル用輸送車両１から排気ガスが発生するのは、内燃機関９を駆動する充電時のみとなり、トンネル内の排ガス濃度は大幅に低減される。
【００２８】
なお、電動モータ３への電力供給方式としては、同図に示すようにバッテリー４からの電力供給のみでまかなう方式とするとともに、充電場所をできるだけ坑内に排気ガスが充満しにくい場所、例えばトンネル出入口や立坑といった外気に近い場所、あるいは特定の排気設備を設けた場所で行うようにするのが望ましい。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態に係るトンネル用輸送車両１によれば、通常時においてはバッテリー４の電力だけで走行し、バッテリー４の充電量が低下したときだけ、内燃機関９を駆動してバッテリー４を充電するようにしたので、トンネル用輸送車両１から排気ガスが発生するのは、内燃機関９を駆動する充電時のみとなり、かくして、トンネル内の排ガス濃度を大幅に低減して換気設備の負担を軽減するとともに、バッテリー４の交換に要する手間を省略することが可能となる。
【００３０】
本実施形態では、電動モータ３への電力供給をバッテリー４のみでまかなう方式を採用したが、これに代えて充電用発電機６からの直接的な電力供給を併用する方式を採用してもよい。
【００３１】
かかる変形例においては、坑内の排ガス濃度が上述の実施形態に比べれば若干高くなるものの、充電作業のためにトンネル用輸送車両１を停車させる必要がなくなるため、輸送効率を向上させることが可能となる。なお、かかる方式を採用する場合には、バッテリー４の充電量等を考慮しつつ、内燃機関９からの排気ガス排出量ができるだけ小さくなるよう、該内燃機関を駆動制御するのが望ましいことは言うまでもない。
【００３２】
（第２実施形態）
【００３３】
次に、第２実施形態について説明する。なお、上述の実施形態と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３４】
図２は、本実施形態に係るトンネル施工用排気システムを示したものである。同図でわかるように、本実施形態に係るトンネル施工用排気システム２１は、トンネル施工中においてトンネル内空気を坑外（同図矢印方向）に排気するための排気管２２を坑２３に沿って敷設するとともに、該排気管に排気ガスを流入させるための流入口２４を設けてある。
【００３５】
流入口２４は、トンネル用輸送車両１が所望の位置で充電作業を行うことができるよう、所定の間隔で排気管２２に複数設けてあるとともに、かかる流入口２４には連結ホース２５をそれぞれ取り付けてあり、その先端を蓋２６の着脱によって開閉自在とするとともに、該蓋を取り外した状態にてトンネル用輸送車両１の車両排気口１０に着脱自在に連結することで、流入口２４を車両排気口１０に連通できるようになっている。
【００３６】
連結ホース２５は、可撓性を有する蛇腹状のもので構成しておくのがよい。
【００３７】
排気管２２は、坑外側にて図示しない換気設備に接続してあり、トンネル用輸送車両１から発生した排気ガスを車両排気口１０、連結ホース２５、排気管２２を経て坑外に排出することができるようになっている。
【００３８】
本実施形態に係るトンネル施工用排気システム２１においてトンネル用輸送車両１に搭載したバッテリー４を充電するときには、排気管２２の流入口２４の近傍にトンネル用輸送車両１をいったん停車し、しかる後に連結ホース２５の蓋２６を取り外してその先端を図２（ｂ）に示すように車両排気口１０に嵌め込む。
【００３９】
次に、トンネル用輸送車両１の内燃機関９を駆動してバッテリー４への充電を行いつつ、該内燃機関から発生する排気ガスを排気管２２内に流れ込ませることで、排気ガスを坑外に排出する。
【００４０】
充電作業が完了したならば、内燃機関９を停止するとともに連結ホース２５を車両排気口１０から取り外し、該連結ホースの先端を蓋２６で閉じる。そして、充電されたバッテリー４を電力供給源として電動モータ３を駆動し、トンネル用輸送車両１を走行させる。
【００４１】
このようにすると、トンネル用輸送車両１は、走行中は必ずバッテリー４が電力供給源となるともに、充電中は内燃機関９からの排気ガスが流入口２４を介して排気管２２に流れ込む。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態に係るトンネル施工用排気システム２１によれば、トンネル用輸送車両１の運転状況とは関係なく、該車両からの排気ガスがトンネルの坑２３内に充満する懸念がなくなり、トンネル内の排ガス濃度をきわめて低く抑えることが可能となる。したがって、換気設備の負荷を軽減しつつ、トンネル用輸送車両１のバッテリー４の積替えを不要にすることが可能となる。
【００４３】
また、本実施形態に係るトンネル排気システム２１によれば、排気管２２を坑内に沿って敷設するとともに流入口２４を所定の間隔で排気管２２に複数設けたので、トンネル用輸送車両１の充電作業を坑内の所望の位置で行うことが可能となる。
【００４４】
また、本実施形態に係るトンネル施工用排気システム２１によれば、車両排気口１０に着脱自在に連結可能な連結ホース２５を流入口２４に取り付けたので、充電作業を手早く行うことが可能となる。
【００４５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のトンネル施工用排気システムによれば、トンネル用輸送車両の運転状況とは関係なく、該車両からの排気ガスがトンネルの坑内に充満する懸念がなくなり、トンネル内の排ガス濃度をきわめて低く抑えることが可能となる。
【００４９】
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るトンネル用輸送車両のブロック図。
【図２】第２実施形態に係るトンネル排気システムの図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）はＡ―Ａ線に沿う鉛直断面図。
【符号の説明】
１                          トンネル用輸送車両
２                                                    駆動輪
３                                                    電動モータ
４                                                    バッテリー
５                                                    充電器
６                                                    充電用発電機
８                                                    制御装置
９                                                    内燃機関
１０                                                車両排気口
２１                                                トンネル排気システム
２２                                                排気管
２３                                                坑
２４                                                流入口
２５                                                連結ホース
【図１】
0003575670.tif 000002
【図２】
0003575670.tif 000003