(57)【要約】      （修正有）【課題】トンネル坑内に設置する換気用ダクトの分岐地点に設置される分岐装置において、エネルギー効率に優れる分岐装置を提供する。【解決手段】分岐装置１は、分岐前のダクト２と分岐後の複数のダクト３Ａ、３Ｂが接続される分岐容器４と、分岐後の複数のダクトの少なくとも一部のダクト３Ｂと、分岐容器との接続部８に設けられ、接続部の開口に蓋をする蓋体５と、を有し、蓋体は、一端側が分岐容器に固定され、他端側が分岐容器に非固定とされ、開閉可能であり、蓋体の他端側は分岐前のダクト側に位置し、蓋体が開いた状態で、蓋体の他端側が分岐容器の内壁面から起立し、分岐前のダクトから分岐容器内に流入した気体が、起立した蓋体の壁面に沿って、蓋体の開いた分岐後のダクト３Ｂ内へ流入し、蓋体が閉じた状態で、蓋体の他端側が分岐容器の内壁面に倒れ、分岐容器内に流入した気体が、蓋体の閉じた分岐後のダクト３Ｂ内へ流入しない構成とする。【選択図】図２
2018162585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル坑内の換気用ダクトの分岐点に設置する分岐装置であって、
前記分岐装置は、
分岐前のダクトと分岐後の複数のダクトが接続される分岐容器と、
分岐後の複数のダクトの少なくとも一部のダクトと、前記分岐容器との接続部に設けられ、前記接続部の開口に蓋をする蓋体と、を有し、
前記蓋体は、一端側が前記分岐容器に固定され、他端側が前記分岐容器に非固定とされ、開閉可能であり、
前記蓋体の他端側は前記分岐前のダクト側に位置し、
前記蓋体が開いた状態で、前記蓋体の他端側が前記分岐容器の内壁面から起立し、
前記分岐前のダクトから前記分岐容器内に流入した気体が、前記起立した蓋体の壁面に沿って、前記蓋体の開いた分岐後のダクト内へ流入し、
前記蓋体が閉じた状態で、前記蓋体の他端側が前記分岐容器の内壁面に倒れ、
前記分岐容器内に流入した気体が、前記蓋体の閉じた分岐後のダクト内へ流入しない構成とされたことを特徴とする分岐装置。
【請求項２】
前記蓋体は、閉じた状態で、前記分岐容器の内壁面から前記分岐容器の内部へ向かって突出した形状である請求項１記載の分岐装置。
【請求項３】
前記蓋体には、前記蓋体が開いた状態で、前記分岐後のダクト内へ気体を誘導する誘導体が設けられ、
前記誘導体は、前記蓋体が閉じた状態で、前記分岐容器の内部へ向かって突出した形状であり、前記蓋体よりも前記分岐後のダクト側に配置されている請求項１または２記載の分岐装置。
【請求項４】
前記分岐容器内の圧力を調整する安全弁をさらに有する請求項１記載の分岐装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル坑内に設置する換気用ダクトの分岐装置にかかるものである。
【背景技術】
【０００２】
トンネル施工時や施工後に使用するトンネル換気設備として、トンネル外の空気（外気）等の新鮮な空気を送風するためのダクトが備わる設備が存在する。また、トンネル施工時に使用されるダクトとしては、掘削の進行に応じた融通性が高く、安価であることから、難燃性、軟質性を有するプラスチックやプラスチックコーティング布等からなる風管が多用されている。
【０００３】
一方、道路、鉄道（新幹線、リニア等）、地下備蓄基地、地下発電所等の建設に際しては、トンネルが長距離に及び、複数に分岐することがある。複数に分岐する場合、縦坑、横坑、斜坑等の坑道（いわゆるアクセストンネル）の先端部から、本坑、先進導坑、避難坑、水抜き坑等が分岐する場合や、主たるトンネルの途中から１又は複数のトンネルが分岐する場合等、様々な態様が存在する。このように、これらのトンネルは複雑な構造を呈することになる。
【０００４】
現在、このような長距離に及び複数に分岐するトンネルにも、短距離で分岐しないトンネルの場合と同様に、風管等を使用したトンネル換気設備が利用されている。もっとも、トンネルが長距離に及び複数に分岐する場合は、坑口側のトンネル部に主たる風管を、切羽側のトンネル部に従たる風管をそれぞれ配置し、主たる風管及び従たる風管を、必要により分岐装置を介して連通させるのが一般的である。
【０００５】
しかるに、坑口側のトンネル部と切羽側のトンネル部とでは、あるいは同じ切羽側のトンネル部でも、各トンネル部に応じて、それぞれトンネル内のダスト（粉塵）濃度やガス濃度（以下、これらの濃度を単に「汚染濃度」とも言う。）が異なり、換気を必要とする程度、つまり送風量が異なる。したがって、長距離に及び複数に分岐するトンネルの換気設備は、より複雑なものになる。
【０００６】
また、切羽側トンネル坑内に設置した中継送風機の故障や、夜間などの特定の時間帯になることにより、複数の切羽側トンネルのうちの一部のトンネルの施工を休止する場合は、休止する切羽側トンネルに対して分岐装置で送風を遮断する。
【０００７】
以上のように分岐装置は、トンネル坑内に張り巡らされた複数のダクトの分岐点を中継する役割や、切羽側トンネルへの送風の有無を制御する役割を担っている。
このように重要な役割を担う分岐装置は、従来、ブリキの薄板を製缶加工してチャンバとし、このチャンバに分岐用ノズルや締め切りダンパなどを取り付けた簡素なものであった。また、分岐部の代表的な形状はＴ字状またはＹ字状である。
【０００８】
しかるに、前記のＴ字分岐やＹ字分岐によると、送風時に乱流が発生して通風抵抗が大きくなるため、エネルギーロスが著しく、エネルギー効率が悪いという問題がある。このエネルギーロスは、特にＴ字分岐の場合に顕著である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明が解決しようとする主たる課題は、トンネル坑内に設置する換気用ダクトの分岐地点に設置される分岐装置において、エネルギー効率に優れた分岐装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決した本発明は次の通りである。
（１）トンネル坑内の換気用ダクトの分岐点に設置する分岐装置であって、
前記分岐装置は、
分岐前のダクトと分岐後の複数のダクトが接続される分岐容器と、
分岐後の複数のダクトの少なくとも一部のダクトと、前記分岐容器との接続部に設けられ、前記接続部の開口に蓋をする蓋体と、を有し、
前記蓋体は、一端側が前記分岐容器に固定され、他端側が前記分岐容器に非固定とされ、開閉可能であり、
前記蓋体の他端側は前記分岐前のダクト側に位置し、
前記蓋体が開いた状態で、前記蓋体の他端側が前記分岐容器の内壁面から起立し、
前記分岐前のダクトから前記分岐容器内に流入した気体が、前記起立した蓋体の壁面に沿って、前記蓋体の開いた分岐後のダクト内へ流入し、
前記蓋体が閉じた状態で、前記蓋体の他端側が前記分岐容器の内壁面に倒れ、
前記分岐容器内に流入した気体が、前記蓋体の閉じた分岐後のダクト内へ流入しない構成とされたことを特徴とする分岐装置。
【００１１】
（主な作用効果）
従来のＴ字分岐やＹ字分岐においては、分岐後のダクトの開口部にシャッター構造の風量調整用ダンパが設けられている。ダンパを開状態にすると、分岐後のダクトに気体が流入し、ダンパを閉状態にすると、分岐後のダクトに気体が流入しない構造になっている。このＴ字分岐やＹ字分岐は、通風抵抗が大きいことは前述の通りである。
【００１２】
そこで、本発明においては、分岐後のダクトの開口部に蓋体を設ける構成とした。それとともに、蓋体が開いた状態において、蓋体の他端側（分岐後のダクト側ではなく、分岐前のダクト側）が前記分岐容器の内壁面から起立する構成とした。分岐前のダクトから分岐容器内に流入した気体は、起立した蓋体の壁面と衝突した後、その壁面に沿って流れ、蓋体の開いた分岐後のダクト内へ流入する。すなわち、蓋体の壁面が分岐後のダクト内へ気体を誘導する役割を担うことになる。そのため、気体の誘導手段を有さない従来の分岐装置よりも、通風抵抗を減らすことができ、ランニングコストを安くすることができる。
【００１３】
（２）前記蓋体は、閉じた状態で、前記分岐容器の内壁面から前記分岐容器の内部へ向かって突出した形状である前記（１）記載の分岐装置。
【００１４】
（主な作用効果）
蓋体の形状を前記突出形状にすることで、平板状にする場合よりも、蓋体が開いたときの通風抵抗を減らすことができる。すなわち、突出形状の蓋体が開くと、分岐容器内を流れる気体を蓋体の他端側の壁面で集め、集めた気体を蓋体の一端側の壁面で分岐後のダクトへ案内するため、平板状の蓋体よりも通風抵抗が少なくなる。
【００１５】
（３）前記蓋体には、前記蓋体が開いた状態で、前記分岐後のダクト内へ気体を誘導する誘導体が設けられ、
前記誘導体は、前記蓋体が閉じた状態で、前記分岐容器の内部へ向かって突出した形状であり、前記蓋体よりも前記分岐後のダクト側に配置されている前記（１）または（２）記載の分岐装置。
【００１６】
（主な作用効果）
前記誘導体を設けることで、気体の流れがよりスムーズになり（整流効果がある）、これを設けない場合よりも通風抵抗が減る。
【００１７】
（４）前記分岐容器内の圧力を調整する安全弁をさらに有する前記（１）記載の分岐装置。
【００１８】
（主な作用効果）
従来のＴ字分岐やＹ字分岐は、過大な正圧や負圧がかかった場合に、変形や破損が生じるおそれを否定できなかった。そこで、分岐装置に安全弁を設けることにより、過大な正圧や負圧がかかった場合であっても、変形や破損を回避することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、トンネル坑内に設置する換気用ダクトの分岐地点に設置される分岐装置において、従来のＴ字分岐やＹ字分岐よりも、エネルギー効率に優れた分岐装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】蓋体が閉じた状態を示す分岐装置の平面図である。
【図２】蓋体が開いた状態を示す分岐装置の平面図である。
【図３】正圧弁が開いた状態を示す側面図である。
【図４】負圧弁が開いた状態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、発明を実施するための形態を説明する。
（適用例）
図１、図２に示すように、本形態の分岐装置１は、トンネル坑内に設置されたダクトの分岐点に設置され、分岐前のダクト２と分岐後のダクト３が接続される。
【００２２】
前記分岐前のダクト２として、例えばトンネル坑口側に配置される主たるダクトを挙げることができ、分岐後のダクト３として、例えばトンネルの切羽側に配置される従たるダクトを挙げることができる。より詳しくは、縦坑、横坑、斜坑などのアクセストンネルに配された主たるダクト２の先端部に分岐装置１を配し、その分岐装置１でダクトを分岐させ、本坑、先進導坑、避難坑、水抜き坑などのトンネルに配する従たるダクト３を配置する態様を例示することができる。
【００２３】
また、主たるダクトの途中に分岐装置１を設け、その分岐装置１から従たるダクトが枝分かれする態様にしても良い。この場合、分岐装置１を基準として、上流側に位置する主たるダクトを分岐前のダクト２とし、下流側に位置する主たるダクトを分岐後のダクト３とすることができる。主たるダクトから分かれた従たるダクトも分岐後のダクト３とすることができる。なお、上流側・下流側とは、ダクト内を流れる気体の上流方向・下流方向を指す。
【００２４】
以下の説明において、様々な適用態様の中から、主たるダクトの途中から１本の従たるダクト３分岐する場合を例に説明する。
【００２５】
（ダクト）
本形態において、分岐装置１には、分岐前のダクト２（上流側の主たるダクト２）と分岐後のダクト３（下流側の主たるダクト３Ａ、従たるダクト３Ｂ）が接続されている。詳しくは、上流側の主たるダクト２を坑口側のトンネルに配置し、下流側の主たるダクト３Ａと従たるダクト３Ｂをそれぞれ切羽側のトンネルに配置できる。
【００２６】
これらのダクト２、３Ａ、３Ｂには、風管一般（硬質風管をも含む）を使用することができる。ただし、経済性や施工性の観点から、軟質性を有する風管（軟質風管）を使用するのが好ましく、軟質性及び難燃性を有する風管を使用するのがより好ましい。軟質性を有する風管としては、ターポリンからなる風管を好適に使用することができる。
【００２７】
（送風手段）
本形態においては、上流側の主たるダクト２に送風する送風手段をトンネルの坑口付近に配置する。この送風手段は、トンネル外の新鮮な気体Ａ（安価な空気が好ましい）を取り込み、上流側の主たるダクト２内へ送風する。送風された気体Ａは、分岐装置１で分岐した後、下流側の主たるダクト３Ａまたは従たるダクト３Ｂを経て、それぞれの切羽の換気に供される。さらに別の送風手段を各ダクト２、３Ａ、３Ｂの中間地点に設け、切羽への送風量を増やしても良い。この送風手段としては、例えば送風ファンを用いることができる。
【００２８】
（分岐装置１）
分岐装置１には、上流側の主たるダクト２、下流側の主たるダクト３Ａ、従たるダクト３Ｂを接続するが、この接続部分８において、ダクト２、３Ａ、３Ｂ内の気体Ａが外部に流出しないように、かつトンネル内の汚染空気がダクト２、３Ａ、３Ｂ内に流入しないように接続する。
【００２９】
図１・図２の平面図において、主たるダクト２、３Ａが図の左右方向に横断して設けられ、その主たるダクトの途中に分岐装置１が配置され、主たるダクトから枝分かれするような態様で、分岐装置１に従たるダクト３Ｂが取り付けられている。
【００３０】
この分岐装置１は、分岐容器４、蓋体５、開閉手段６を有する。分岐容器４は、分岐装置１のいわゆる外装体（チャンバ）であり、本形態では、主たるダクト２、３Ａと同じ円筒形状である。本形態の分岐容器４は、鋼材のフレームとプラスチックのハニカムパネルからなり、正圧と負圧に対する耐圧を保持しつつ、軽量化を実現している。
【００３１】
（蓋体５）
分岐容器４の側壁（内壁）（図の下側）には、蓋体５と開閉手段６が取り付けられている。具体的には、分岐容器４と従たるダクト３Ｂの接続部８において、接続部８の開口部８ａを分岐容器４側から覆うように蓋体５が設けられている。したがって、蓋体５と開口部８ａの境界において、蓋体５の面積は、前記開口部８ａの面積よりも広くなっている。また、蓋体５の一端側（下流側）（図の左側）は分岐容器４の側壁に固定され、他端側（上流側）（図の右側）は分岐容器に固定されていない。そして、分岐容器４と蓋体５の固定部を支点として、蓋体５の他端側が分岐容器４の内部へ開くことが可能な構成になっている。この蓋体５には、開閉手段６たるロッドシリンダ６の先端部が取り付けられ、ロッドシリンダ６のロッド６Ａの伸縮に伴って蓋体５が開閉する構造となっている。なお、ロッドレスシリンダ６の基端部は、分岐容器４の側壁（内壁）のうち、蓋体５より下流側の位置に固定されている。
【００３２】
ここで、蓋体５の開閉について詳述する。ロッドシリンダ６のロッドが縮むと、蓋体５が開き、蓋体５の他端側が分岐容器４の内壁面から起立した状態となる（図２）。この開状態では、主たるダクト２から分岐容器４内に流入した気体Ａの一部が、起立した蓋体５の壁面（内壁面５Ａ）に衝突した後、その進路方向を変え、蓋体５の内壁面５Ａに沿って蓋体５が開いた従たるダクト３Ｂ内へ流れる。他方、主たるダクト２から分岐容器４内に流入した気体Ａの残部は、そのまま主たるダクト３Ａ内へ流れる。
【００３３】
他方、ロッドシリンダ６のロッドが伸びると、蓋体５の他端側が分岐容器４の内壁面に倒れ、従たるダクト３Ｂの入口（開口部８ａ）に蓋をした状態になる（図１）。すると、主たるダクト２から分岐容器４内に流入した気体Ａのすべてが、そのまま主たるダクト３Ａ内へ流れ、従たるダクト３Ｂ内には流れなくなる。
【００３４】
次に、蓋体５が閉じた状態を表した図１を用いて、蓋体５の形状を説明する。この蓋体５は、分岐容器４の内壁面から分岐容器４の内部へ向かって突出した山形の形状である。より詳しくは、蓋体の中央部になだらかな頂き（Ｒ形状が好ましい）を有し、そこから上流側および下流側の内壁面へ向かってそれぞれ斜め方向に傾斜している。また、分岐装置１の高さ方向（図１の奥行方向に相当）においては、上端部と下端部がそれぞれ平板状になっている。なお、蓋体５の山形の形状において、蓋体５が開いた際に、上流側から流れてきた気体Ａを蓋体５の他端側の壁面により捕捉するため、当該平面を捕捉面５Ｃといい、捕捉面５Ｃで捉えた気体Ａを蓋体５の一端側の壁面により従たるダクト３Ｂへ誘導するため、当該壁面を誘導面５Ｄという。
【００３５】
蓋体５の縁部の全域には、ウレタンゴムのパッキングが設けられている。ウレタンゴムに代えて、ニトリルゴム等のゴムやポリエチレン等の樹脂などを用いても良い。パッキングを設けることにより、蓋体５を閉じたときに従たるダクト３Ｂ内へ漏れる気体Ａの量を減らすことができる。本発明者の試算によれば、分岐部にシャッター構造（パッキング無し）を設けている従来のＴ字分岐やＹ字分岐では、リーク量が５％程度であるのに対し、本発明のようなパッキング付きの蓋体５を用いることで、それを１％未満にすることができる。パッキングを必ず設ける必要はないが、蓋体５と分岐容器４の隙間からリークする気体Ａが減るため、できるだけパッキングを設けることが好ましい。
【００３６】
（誘導体７）
蓋体５には、誘導体７が取り付けられている。すなわち、蓋体５と誘導体７は一体構造となっている。この誘導体７は、蓋体５が開いたときに、分岐容器４から従たるダクト３Ｂ内へ気体Ａを流れやすくするためのものである。この誘導体７は、分岐容器４内で乱流が発生することを防ぐこともできる。この誘導体７を必ず設ける必要はないが、以上のような整流効果を奏するため、費用上の問題がなければ、できる限り設けることが好ましい。
【００３７】
前記誘導体７は、外枠体７Ａと誘導板７Ｂを有する。図１に示すように、外枠体７Ａは、蓋体５の裏面側、すなわち蓋体５の従たるダクト３Ｂ側に取り付けられている。本形態では、分岐装置１の高さ方向（図１の奥行方向に相当）において、上部と下部にそれぞれ平板を設け、これを外枠体７Ａとしている。外枠体７Ａを構成する平板は、図1に示すように、従たるダクト３Ｂの先へ向かって窄まった台形状である。このような形状にすることで、蓋体５を開けた際に（図２）、蓋体５の内壁面に衝突した気体Ａが、分岐装置１の上方または下方（図１の奥行方向に相当）へ迂回し、主たるダクト３Ａに流れることを防ぐことができる。よって、従たるダクト３Ｂ内へ流れる気体Ａの量を増やすことが可能となる。この機能を最大化するため、蓋体５を開けた際に（図２）、外枠体７Ａの側辺７Ａａが、分岐容器４の側壁４ａと重なるように設計することが好ましい。また、外枠体７Ａの形状を台形状にすることで、外枠体７Ａが、分岐容器４と従たるダクト３Ｂの接続部８の周辺の壁面につかえることなく、蓋体５の開閉に合わせて、従たるダクト３Ｂの内外にスムーズに出し入れすることができる。
【００３８】
前記外枠体７Ａには、誘導板７Ｂが取り付けられている。本形態では、上部と下部の平板の間に誘導板７Ｂが挟まれた状態で溶接により固定されている。より詳しくは、３枚の誘導板７Ｂが挟み込まれており、そのうちの１枚は外枠体７Ａからとび出して蓋体５の内部にも固定されている。この誘導板７Ｂの形状は、蓋体５と略相似形であり、蓋体５を閉じた状態で、従たるダクト３Ｂ側から分岐容器４の内部へ向かって突出した山形の形状である。また、蓋体５および複数の誘導板７Ｂは、所定の間隔を開けながら、略平行に設けられている。２枚の外枠体７Ａの間に誘導板７Ｂを設けることで、その間で渦流が発生することを防ぎ、従たるダクト３Ｂ内へスムーズに気体Ａを流すことができる。
【００３９】
（安全弁１０）
分岐容器４の壁面には、安全弁１０を設けることができる。本形態では、安全弁１０として、分岐容器４の上壁面に正圧弁１１を、下壁面に負圧弁１２を取り付けている。図３、図４では、重錘式の安全弁を例示した。詳しくは、分岐容器４の上壁面および下壁面に形成された開口部１１Ｅ、１２Ｅの周縁に取り付けた弁座（枠体）１１Ａ、１２Ａと、その弁座１１Ａ、１２Ａの中心部から上方へ延在する１本の弁棒１１Ｃ、１２Ｃと、弁棒１１Ｃ、１２Ｃを軸として上下に移動可能となるように取り付けられ、弁座１１Ａ、１２Ａの開口部１１Ｅ、１２Ｅに対して上方から蓋をする円盤状の弁体１１Ｂ、１２Ｂと、弁体１１Ａ、１２Ａの上面の中心部に載せられたウエイト１１Ｄ、１２Ｄを有する。すなわち、弁体１１Ｃ、１２Ｄとウエイト１１Ｄ、１２Ｄの重量により、安全弁１１、１２の吹き出し圧力を調整する機構である。この安全弁に代えて、ばね式安全弁やパイロット式安全弁を用いても良い。
【００４０】
次に、図３、図４を参照しながら、本形態の安全弁１１、１２の作動について説明する。各図において、上流側（図の右側）から下流側（図の左側）へ向かって気体Ａが流れている。そして、下流側の流量に対し上流側の流量が急激に増加したときは、分岐容器４内が正圧に傾くため、図３に示すように、正圧弁１１の弁体１１Ｂが上方へ持ち上がり、分岐容器４内の気体Ａが、弁座１１Ａと弁体１１Ｂの隙間から外部（トンネル内）へ排出される。これにより、急激な圧力上昇から分岐容器４やダクト２、３を保護し、それらの変形や破損を防止できる。なお、弁体１１Ｂの持ち上げ量Ｌ（リフト量Ｌ）は、枠体１１Ａの開口部１１Ｅの面積に分岐容器４内の気体Ａの圧力を乗算することで定まり、自動で調整される。他方、下流側の流量に対し上流側の流量が急激に減少したときは、分岐容器４内が負圧に傾くため、図４に示すように、負圧弁１２の弁体１２Ｂが上方へ持ち上がり、外部（トンネル内）の気体Ａが、弁座１２Ａと弁体１２Ｂの隙間から分岐容器４内に流入する。これにより、急激な圧力減少から分岐容器４やダクト２、３を保護し、それらの変形や破損を防止できる。なお、リフト量については、弁体１１と同様である。従来は安全弁を設けていなかったため、変形や破損が生じやすかったが、本発明のように安全弁１０を設けることでこれを防止することができる。
【００４１】
（比較）
本発明に係る分岐装置１の効果について、従来のＴ字分岐およびＹ字分岐と比較しながら、本発明者の試算を述べる。まず、圧力損失についてであるが、本発明に係る分岐装置１が、ζ値０．３、１５ｍ/ｓにおける圧力損失が４０Ｐａであるのに対し、Ｔ字分岐が、ζ値１．７、１５ｍ/ｓにおける圧力損失が２３０Ｐａ、Ｙ字分岐が、ζ値０．７、１５ｍ/ｓにおける圧力損失が９５Ｐａであった。したがって、本発明に係る分岐装置１の圧力損失は、Ｔ字分岐に対して１／５以下、Ｙ字分岐に対して１／２以下であり、圧力損失を極めて小さくすることができる。
【００４２】
次に、シール性についてであるが、本発明に係る分岐装置１は、フランジ面にパッキングを使用しているため、リーク量が１％未満であるが、Ｔ字分岐やＹ字分岐はシャッター構造となっており、パッキンを使用できないため、リーク量が約５％程度と高くなる。したがって、本発明はリーク量が少ないという利点も有する。
【００４３】
また、従たるダクト３Ｂの中間地点１５に吸い込みファンを設けた場合における、分岐装置１（接続部分の側壁面）から吸い込みファンまでの距離Ｍ（図２参照）を比較する。本形態を基準（１００％）とした場合、Ｔ字分岐は約１１０％、Ｙ字分岐は約１６０％となった。すなわち、Ｔ字分岐の場合は、本発明とほとんど変わらないが、Ｙ字分岐はダクトを斜めに配置するため、それだけダクト長が長くなる。気体Ａがダクト内を流れる際に、ダクト内壁に当たって減速するため、ダクト長が長くなるに連れて送風力を上げなければならない。本発明のようにダクト長を短くすることにより、送風に用いる電力を削減することができる。また、ダクト長を短くすることにより、設備をコンパクトにすることができるため、運搬や設置工事が容易となり、コスト低減に繋げることができる。
【００４４】
以上のように、本発明に係る分岐装置１は、圧力損失や漏風が少ないため、Ｔ字分岐やＹ字分岐と比べてランニングコストを低減することができる。
【００４５】
最後に現場工事に関し、本発明では分岐装置１内に蓋体５（誘導体７を含む）を収納した状態で施工することができるため、施工が容易である。他方、Ｔ字分岐やＹ字分岐は、チャンバの側面にシャッター構造のダンパを設けるため、重量が偏りやすく、それだけ施工も難しいものとなる。特に、分岐装置１を設置する場所は、トンネル天井部に設置することが一般的であり、その設置工事では、寸法や重量が大きな障害となるため、できるだけコンパクトかつ軽量な装置が求められ、当該観点から本発明は優位性を有する。
【００４６】
（その他）
以上の説明では、分岐後のダクト３が２つである形態を例示したが、そのダクト３の数が３つ以上のものに適用してもよい。また、分岐後のダクト３をＹ字状に設置するなどしてもよく、下流側の主たるダクト３Ａを設けない形態でも良い。なお、前記蓋体５は、分岐容器４と分岐後のダクト３の複数の接続部８（開口部８ａ）のうち、少なくとも１つの接続部８に設ければよく、２つ以上の接続部８や、すべての接続部８に設けても良い。また、本形態では、坑口側から切羽側に気体Ａを送風する形態を例示したが、切羽側から坑口側に気体Ａを吸引する形態においても使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、トンネル坑内に設置する換気用ダクトの分岐装置として適用可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１…分岐装置、２…分岐前のダクト（上流側の主たるダクト）、３…分岐後のダクト（３Ａ…下流側の主たるダクト、３Ｂ…従たるダクト）、４…分岐容器（４ａ…分岐容器の側壁）、５…蓋体（５Ａ…内壁面、５Ｂ…外壁面、５Ｃ…捕捉面、５Ｄ…誘導面）、６…開閉手段（６Ａ…ロッド）、７…誘導体（７Ａ…外枠体、７Ａａ…外枠体の側辺、７Ｂ…誘導板）、８…接続部（８ａ…開口部）、１０…安全弁、１１…正圧弁（１１Ａ…弁座、１１Ｂ…弁体、１１Ｃ…弁棒、１１Ｄ…ウエイト、１１Ｅ…開口部）、１２…負圧弁（１２Ａ…弁座、１２Ｂ…弁体、１２Ｃ…弁棒、１２Ｄ…ウエイト、１２Ｅ…開口部）、１５…従たるダクトの中間地点
【図１】
2018162585.tif 000003
【図２】
2018162585.tif 000004
【図３】
2018162585.tif 000005
【図４】
2018162585.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月28日(2018.2.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル坑内に設置する換気用ダクトの分岐装置にかかるものである。
【背景技術】
【０００２】
トンネル施工時や施工後に使用するトンネル換気設備として、トンネル外の空気（外気）等の新鮮な空気を送風するためのダクトが備わる設備が存在する。また、トンネル施工時に使用されるダクトとしては、掘削の進行に応じた融通性が高く、安価であることから、難燃性、軟質性を有するプラスチックやプラスチックコーティング布等からなる風管が多用されている。
【０００３】
一方、道路、鉄道（新幹線、リニア等）、地下備蓄基地、地下発電所等の建設に際しては、トンネルが長距離に及び、複数に分岐することがある。複数に分岐する場合、縦坑、横坑、斜坑等の坑道（いわゆるアクセストンネル）の先端部から、本坑、先進導坑、避難坑、水抜き坑等が分岐する場合や、主たるトンネルの途中から１又は複数のトンネルが分岐する場合等、様々な態様が存在する。このように、これらのトンネルは複雑な構造を呈することになる。
【０００４】
現在、このような長距離に及び複数に分岐するトンネルにも、短距離で分岐しないトンネルの場合と同様に、風管等を使用したトンネル換気設備が利用されている。もっとも、トンネルが長距離に及び複数に分岐する場合は、坑口側のトンネル部に主たる風管を、切羽側のトンネル部に従たる風管をそれぞれ配置し、主たる風管及び従たる風管を、必要により分岐装置を介して連通させるのが一般的である。
【０００５】
しかるに、坑口側のトンネル部と切羽側のトンネル部とでは、あるいは同じ切羽側のトンネル部でも、各トンネル部に応じて、それぞれトンネル内のダスト（粉塵）濃度やガス濃度（以下、これらの濃度を単に「汚染濃度」とも言う。）が異なり、換気を必要とする程度、つまり送風量が異なる。したがって、長距離に及び複数に分岐するトンネルの換気設備は、より複雑なものになる。
【０００６】
また、切羽側トンネル坑内に設置した中継送風機の故障や、夜間などの特定の時間帯になることにより、複数の切羽側トンネルのうちの一部のトンネルの施工を休止する場合は、休止する切羽側トンネルに対して分岐装置で送風を遮断する。
【０００７】
以上のように分岐装置は、トンネル坑内に張り巡らされた複数のダクトの分岐点を中継する役割や、切羽側トンネルへの送風の有無を制御する役割を担っている。
このように重要な役割を担う分岐装置は、従来、ブリキの薄板を製缶加工してチャンバとし、このチャンバに分岐用ノズルや締め切りダンパなどを取り付けた簡素なものであった。また、分岐部の代表的な形状はＴ字状またはＹ字状である。
【０００８】
しかるに、前記のＴ字分岐やＹ字分岐によると、送風時に乱流が発生して通風抵抗が大きくなるため、エネルギーロスが著しく、エネルギー効率が悪いという問題がある。このエネルギーロスは、特にＴ字分岐の場合に顕著である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明が解決しようとする主たる課題は、トンネル坑内に設置する換気用ダクトの分岐地点に設置される分岐装置において、エネルギー効率に優れた分岐装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決した本発明は次の通りである。
（１）トンネル坑内の換気用ダクトの分岐点に設置され、前記換気用ダクト内の気体の流れを分岐する分岐装置であって、
前記分岐装置は、
前記気体の流れ方向の上流側に位置する分岐前のダクトと、前記流れ方向の下流側に位置する分岐後の複数のダクトが接続される分岐容器と、
分岐後の複数のダクトの少なくとも一部のダクトと、前記分岐容器との接続部に設けられ、前記接続部の開口に蓋をする蓋体と、を有し、
前記蓋体は、一端側が前記分岐容器に固定され、他端側が前記分岐容器に非固定とされ、開閉可能であり、
前記蓋体の他端側は前記分岐前のダクト側に位置し、
前記蓋体が開いた状態で、前記蓋体の他端側が前記分岐容器の内壁面から前記分岐容器内に起立し、
前記分岐前のダクトから前記分岐容器内に流入した気体が、前記起立した蓋体の壁面に衝突し、前記壁面に沿って、前記蓋体の開いた分岐後のダクト内へ流入し、
前記蓋体が閉じた状態で、前記蓋体の他端側が前記分岐容器の内壁面に倒れ、
前記分岐容器内に流入した気体が、前記蓋体の閉じた分岐後のダクト内へ流入しない構成とされたことを特徴とする分岐装置。
【００１１】
（主な作用効果）
従来のＴ字分岐やＹ字分岐においては、分岐後のダクトの開口部にシャッター構造の風量調整用ダンパが設けられている。ダンパを開状態にすると、分岐後のダクトに気体が流入し、ダンパを閉状態にすると、分岐後のダクトに気体が流入しない構造になっている。このＴ字分岐やＹ字分岐は、通風抵抗が大きいことは前述の通りである。
【００１２】
そこで、本発明においては、分岐後のダクトの開口部に蓋体を設ける構成とした。それとともに、蓋体が開いた状態において、蓋体の他端側（分岐後のダクト側ではなく、分岐前のダクト側）が前記分岐容器の内壁面から起立する構成とした。分岐前のダクトから分岐容器内に流入した気体は、起立した蓋体の壁面と衝突した後、その壁面に沿って流れ、蓋体の開いた分岐後のダクト内へ流入する。すなわち、蓋体の壁面が分岐後のダクト内へ気体を誘導する役割を担うことになる。そのため、気体の誘導手段を有さない従来の分岐装置よりも、通風抵抗を減らすことができ、ランニングコストを安くすることができる。
【００１３】
（２）  トンネル坑内の換気用ダクトの分岐点に設置する分岐装置であって、
前記分岐装置は、
分岐前のダクトと分岐後の複数のダクトが接続される分岐容器と、
分岐後の複数のダクトの少なくとも一部のダクトと、前記分岐容器との接続部に設けられ、前記接続部の開口に蓋をする蓋体と、を有し、
前記蓋体は、一端側が前記分岐容器に固定され、他端側が前記分岐容器に非固定とされ、開閉可能であり、
前記蓋体の他端側は前記分岐前のダクト側に位置し、
前記蓋体が開いた状態で、前記蓋体の他端側が前記分岐容器の内壁面から起立し、
前記分岐前のダクトから前記分岐容器内に流入した気体が、前記起立した蓋体の壁面に沿って、前記蓋体の開いた分岐後のダクト内へ流入し、
前記蓋体が閉じた状態で、前記蓋体の他端側が前記分岐容器の内壁面に倒れ、
前記分岐容器内に流入した気体が、前記蓋体の閉じた分岐後のダクト内へ流入しない構成とされ、
前記蓋体は、閉じた状態で、前記分岐容器の内壁面から前記分岐容器の内部へ向かって突出した形状である前記（１）記載の分岐装置。
【００１４】
（主な作用効果）
蓋体の形状を前記突出形状にすることで、平板状にする場合よりも、蓋体が開いたときの通風抵抗を減らすことができる。すなわち、突出形状の蓋体が開くと、分岐容器内を流れる気体を蓋体の他端側の壁面で集め、集めた気体を蓋体の一端側の壁面で分岐後のダクトへ案内するため、平板状の蓋体よりも通風抵抗が少なくなる。
【００１５】
（３）前記蓋体には、前記蓋体が開いた状態で、前記分岐後のダクト内へ気体を誘導する誘導体が設けられ、
前記誘導体は、前記蓋体が閉じた状態で、前記分岐容器の内部へ向かって突出した形状であり、前記蓋体よりも前記分岐後のダクト側に配置されている前記（１）または（２）記載の分岐装置。
【００１６】
（主な作用効果）
前記誘導体を設けることで、気体の流れがよりスムーズになり（整流効果がある）、これを設けない場合よりも通風抵抗が減る。
【００１７】
（４）前記分岐容器内の圧力を調整する安全弁をさらに有する前記（１）記載の分岐装置。
【００１８】
（主な作用効果）
従来のＴ字分岐やＹ字分岐は、過大な正圧や負圧がかかった場合に、変形や破損が生じるおそれを否定できなかった。そこで、分岐装置に安全弁を設けることにより、過大な正圧や負圧がかかった場合であっても、変形や破損を回避することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、トンネル坑内に設置する換気用ダクトの分岐地点に設置される分岐装置において、従来のＴ字分岐やＹ字分岐よりも、エネルギー効率に優れた分岐装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】蓋体が閉じた状態を示す分岐装置の平面図である。
【図２】蓋体が開いた状態を示す分岐装置の平面図である。
【図３】正圧弁が開いた状態を示す側面図である。
【図４】負圧弁が開いた状態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、発明を実施するための形態を説明する。
（適用例）
図１、図２に示すように、本形態の分岐装置１は、トンネル坑内に設置されたダクトの分岐点に設置され、分岐前のダクト２と分岐後のダクト３が接続される。
【００２２】
前記分岐前のダクト２として、例えばトンネル坑口側に配置される主たるダクトを挙げることができ、分岐後のダクト３として、例えばトンネルの切羽側に配置される従たるダクトを挙げることができる。より詳しくは、縦坑、横坑、斜坑などのアクセストンネルに配された主たるダクト２の先端部に分岐装置１を配し、その分岐装置１でダクトを分岐させ、本坑、先進導坑、避難坑、水抜き坑などのトンネルに配する従たるダクト３を配置する態様を例示することができる。
【００２３】
また、主たるダクトの途中に分岐装置１を設け、その分岐装置１から従たるダクトが枝分かれする態様にしても良い。この場合、分岐装置１を基準として、上流側に位置する主たるダクトを分岐前のダクト２とし、下流側に位置する主たるダクトを分岐後のダクト３とすることができる。主たるダクトから分かれた従たるダクトも分岐後のダクト３とすることができる。なお、上流側・下流側とは、ダクト内を流れる気体の上流方向・下流方向を指す。
【００２４】
以下の説明において、様々な適用態様の中から、主たるダクトの途中から１本の従たるダクト３分岐する場合を例に説明する。
【００２５】
（ダクト）
本形態において、分岐装置１には、分岐前のダクト２（上流側の主たるダクト２）と分岐後のダクト３（下流側の主たるダクト３Ａ、従たるダクト３Ｂ）が接続されている。詳しくは、上流側の主たるダクト２を坑口側のトンネルに配置し、下流側の主たるダクト３Ａと従たるダクト３Ｂをそれぞれ切羽側のトンネルに配置できる。
【００２６】
これらのダクト２、３Ａ、３Ｂには、風管一般（硬質風管をも含む）を使用することができる。ただし、経済性や施工性の観点から、軟質性を有する風管（軟質風管）を使用するのが好ましく、軟質性及び難燃性を有する風管を使用するのがより好ましい。軟質性を有する風管としては、ターポリンからなる風管を好適に使用することができる。
【００２７】
（送風手段）
本形態においては、上流側の主たるダクト２に送風する送風手段をトンネルの坑口付近に配置する。この送風手段は、トンネル外の新鮮な気体Ａ（安価な空気が好ましい）を取り込み、上流側の主たるダクト２内へ送風する。送風された気体Ａは、分岐装置１で分岐した後、下流側の主たるダクト３Ａまたは従たるダクト３Ｂを経て、それぞれの切羽の換気に供される。さらに別の送風手段を各ダクト２、３Ａ、３Ｂの中間地点に設け、切羽への送風量を増やしても良い。この送風手段としては、例えば送風ファンを用いることができる。
【００２８】
（分岐装置１）
分岐装置１には、上流側の主たるダクト２、下流側の主たるダクト３Ａ、従たるダクト３Ｂを接続するが、この接続部分８において、ダクト２、３Ａ、３Ｂ内の気体Ａが外部に流出しないように、かつトンネル内の汚染空気がダクト２、３Ａ、３Ｂ内に流入しないように接続する。
【００２９】
図１・図２の平面図において、主たるダクト２、３Ａが図の左右方向に横断して設けられ、その主たるダクトの途中に分岐装置１が配置され、主たるダクトから枝分かれするような態様で、分岐装置１に従たるダクト３Ｂが取り付けられている。
【００３０】
この分岐装置１は、分岐容器４、蓋体５、開閉手段６を有する。分岐容器４は、分岐装置１のいわゆる外装体（チャンバ）であり、本形態では、主たるダクト２、３Ａと同じ円筒形状である。本形態の分岐容器４は、鋼材のフレームとプラスチックのハニカムパネルからなり、正圧と負圧に対する耐圧を保持しつつ、軽量化を実現している。
【００３１】
（蓋体５）
分岐容器４の側壁（内壁）（図の下側）には、蓋体５と開閉手段６が取り付けられている。具体的には、分岐容器４と従たるダクト３Ｂの接続部８において、接続部８の開口部８ａを分岐容器４側から覆うように蓋体５が設けられている。したがって、蓋体５と開口部８ａの境界において、蓋体５の面積は、前記開口部８ａの面積よりも広くなっている。また、蓋体５の一端側（下流側）（図の左側）は分岐容器４の側壁に固定され、他端側（上流側）（図の右側）は分岐容器に固定されていない。そして、分岐容器４と蓋体５の固定部を支点として、蓋体５の他端側が分岐容器４の内部へ開くことが可能な構成になっている。この蓋体５には、開閉手段６たるロッドシリンダ６の先端部が取り付けられ、ロッドシリンダ６のロッド６Ａの伸縮に伴って蓋体５が開閉する構造となっている。なお、ロッドレスシリンダ６の基端部は、分岐容器４の側壁（内壁）のうち、蓋体５より下流側の位置に固定されている。
【００３２】
ここで、蓋体５の開閉について詳述する。ロッドシリンダ６のロッドが縮むと、蓋体５が開き、蓋体５の他端側が分岐容器４の内壁面から起立した状態となる（図２）。この開状態では、主たるダクト２から分岐容器４内に流入した気体Ａの一部が、起立した蓋体５の壁面（内壁面５Ａ）に衝突した後、その進路方向を変え、蓋体５の内壁面５Ａに沿って蓋体５が開いた従たるダクト３Ｂ内へ流れる。他方、主たるダクト２から分岐容器４内に流入した気体Ａの残部は、そのまま主たるダクト３Ａ内へ流れる。
【００３３】
他方、ロッドシリンダ６のロッドが伸びると、蓋体５の他端側が分岐容器４の内壁面に倒れ、従たるダクト３Ｂの入口（開口部８ａ）に蓋をした状態になる（図１）。すると、主たるダクト２から分岐容器４内に流入した気体Ａのすべてが、そのまま主たるダクト３Ａ内へ流れ、従たるダクト３Ｂ内には流れなくなる。
【００３４】
次に、蓋体５が閉じた状態を表した図１を用いて、蓋体５の形状を説明する。この蓋体５は、分岐容器４の内壁面から分岐容器４の内部へ向かって突出した山形の形状である。より詳しくは、蓋体の中央部になだらかな頂き（Ｒ形状が好ましい）を有し、そこから上流側および下流側の内壁面へ向かってそれぞれ斜め方向に傾斜している。また、分岐装置１の高さ方向（図１の奥行方向に相当）においては、上端部と下端部がそれぞれ平板状になっている。なお、蓋体５の山形の形状において、蓋体５が開いた際に、上流側から流れてきた気体Ａを蓋体５の他端側の壁面により捕捉するため、当該平面を捕捉面５Ｃといい、捕捉面５Ｃで捉えた気体Ａを蓋体５の一端側の壁面により従たるダクト３Ｂへ誘導するため、当該壁面を誘導面５Ｄという。
【００３５】
蓋体５の縁部の全域には、ウレタンゴムのパッキングが設けられている。ウレタンゴムに代えて、ニトリルゴム等のゴムやポリエチレン等の樹脂などを用いても良い。パッキングを設けることにより、蓋体５を閉じたときに従たるダクト３Ｂ内へ漏れる気体Ａの量を減らすことができる。本発明者の試算によれば、分岐部にシャッター構造（パッキング無し）を設けている従来のＴ字分岐やＹ字分岐では、リーク量が５％程度であるのに対し、本発明のようなパッキング付きの蓋体５を用いることで、それを１％未満にすることができる。パッキングを必ず設ける必要はないが、蓋体５と分岐容器４の隙間からリークする気体Ａが減るため、できるだけパッキングを設けることが好ましい。
【００３６】
（誘導体７）
蓋体５には、誘導体７が取り付けられている。すなわち、蓋体５と誘導体７は一体構造となっている。この誘導体７は、蓋体５が開いたときに、分岐容器４から従たるダクト３Ｂ内へ気体Ａを流れやすくするためのものである。この誘導体７は、分岐容器４内で乱流が発生することを防ぐこともできる。この誘導体７を必ず設ける必要はないが、以上のような整流効果を奏するため、費用上の問題がなければ、できる限り設けることが好ましい。
【００３７】
前記誘導体７は、外枠体７Ａと誘導板７Ｂを有する。図１に示すように、外枠体７Ａは、蓋体５の裏面側、すなわち蓋体５の従たるダクト３Ｂ側に取り付けられている。本形態では、分岐装置１の高さ方向（図１の奥行方向に相当）において、上部と下部にそれぞれ平板を設け、これを外枠体７Ａとしている。外枠体７Ａを構成する平板は、図1に示すように、従たるダクト３Ｂの先へ向かって窄まった台形状である。このような形状にすることで、蓋体５を開けた際に（図２）、蓋体５の内壁面に衝突した気体Ａが、分岐装置１の上方または下方（図１の奥行方向に相当）へ迂回し、主たるダクト３Ａに流れることを防ぐことができる。よって、従たるダクト３Ｂ内へ流れる気体Ａの量を増やすことが可能となる。この機能を最大化するため、蓋体５を開けた際に（図２）、外枠体７Ａの側辺７Ａａが、分岐容器４の側壁４ａと重なるように設計することが好ましい。また、外枠体７Ａの形状を台形状にすることで、外枠体７Ａが、分岐容器４と従たるダクト３Ｂの接続部８の周辺の壁面につかえることなく、蓋体５の開閉に合わせて、従たるダクト３Ｂの内外にスムーズに出し入れすることができる。
【００３８】
前記外枠体７Ａには、誘導板７Ｂが取り付けられている。本形態では、上部と下部の平板の間に誘導板７Ｂが挟まれた状態で溶接により固定されている。より詳しくは、３枚の誘導板７Ｂが挟み込まれており、そのうちの１枚は外枠体７Ａからとび出して蓋体５の内部にも固定されている。この誘導板７Ｂの形状は、蓋体５と略相似形であり、蓋体５を閉じた状態で、従たるダクト３Ｂ側から分岐容器４の内部へ向かって突出した山形の形状である。また、蓋体５および複数の誘導板７Ｂは、所定の間隔を開けながら、略平行に設けられている。２枚の外枠体７Ａの間に誘導板７Ｂを設けることで、その間で渦流が発生することを防ぎ、従たるダクト３Ｂ内へスムーズに気体Ａを流すことができる。
【００３９】
（安全弁１０）
分岐容器４の壁面には、安全弁１０を設けることができる。本形態では、安全弁１０として、分岐容器４の上壁面に正圧弁１１を、下壁面に負圧弁１２を取り付けている。図３、図４では、重錘式の安全弁を例示した。詳しくは、分岐容器４の上壁面および下壁面に形成された開口部１１Ｅ、１２Ｅの周縁に取り付けた弁座（枠体）１１Ａ、１２Ａと、その弁座１１Ａ、１２Ａの中心部から上方へ延在する１本の弁棒１１Ｃ、１２Ｃと、弁棒１１Ｃ、１２Ｃを軸として上下に移動可能となるように取り付けられ、弁座１１Ａ、１２Ａの開口部１１Ｅ、１２Ｅに対して上方から蓋をする円盤状の弁体１１Ｂ、１２Ｂと、弁体１１Ａ、１２Ａの上面の中心部に載せられたウエイト１１Ｄ、１２Ｄを有する。すなわち、弁体１１Ｃ、１２Ｄとウエイト１１Ｄ、１２Ｄの重量により、安全弁１１、１２の吹き出し圧力を調整する機構である。この安全弁に代えて、ばね式安全弁やパイロット式安全弁を用いても良い。
【００４０】
次に、図３、図４を参照しながら、本形態の安全弁１１、１２の作動について説明する。各図において、上流側（図の右側）から下流側（図の左側）へ向かって気体Ａが流れている。そして、下流側の流量に対し上流側の流量が急激に増加したときは、分岐容器４内が正圧に傾くため、図３に示すように、正圧弁１１の弁体１１Ｂが上方へ持ち上がり、分岐容器４内の気体Ａが、弁座１１Ａと弁体１１Ｂの隙間から外部（トンネル内）へ排出される。これにより、急激な圧力上昇から分岐容器４やダクト２、３を保護し、それらの変形や破損を防止できる。なお、弁体１１Ｂの持ち上げ量Ｌ（リフト量Ｌ）は、枠体１１Ａの開口部１１Ｅの面積に分岐容器４内の気体Ａの圧力を乗算することで定まり、自動で調整される。他方、下流側の流量に対し上流側の流量が急激に減少したときは、分岐容器４内が負圧に傾くため、図４に示すように、負圧弁１２の弁体１２Ｂが上方へ持ち上がり、外部（トンネル内）の気体Ａが、弁座１２Ａと弁体１２Ｂの隙間から分岐容器４内に流入する。これにより、急激な圧力減少から分岐容器４やダクト２、３を保護し、それらの変形や破損を防止できる。なお、リフト量については、弁体１１と同様である。従来は安全弁を設けていなかったため、変形や破損が生じやすかったが、本発明のように安全弁１０を設けることでこれを防止することができる。
【００４１】
（比較）
本発明に係る分岐装置１の効果について、従来のＴ字分岐およびＹ字分岐と比較しながら、本発明者の試算を述べる。まず、圧力損失についてであるが、本発明に係る分岐装置１が、ζ値０．３、１５ｍ/ｓにおける圧力損失が４０Ｐａであるのに対し、Ｔ字分岐が、ζ値１．７、１５ｍ/ｓにおける圧力損失が２３０Ｐａ、Ｙ字分岐が、ζ値０．７、１５ｍ/ｓにおける圧力損失が９５Ｐａであった。したがって、本発明に係る分岐装置１の圧力損失は、Ｔ字分岐に対して１／５以下、Ｙ字分岐に対して１／２以下であり、圧力損失を極めて小さくすることができる。
【００４２】
次に、シール性についてであるが、本発明に係る分岐装置１は、フランジ面にパッキングを使用しているため、リーク量が１％未満であるが、Ｔ字分岐やＹ字分岐はシャッター構造となっており、パッキンを使用できないため、リーク量が約５％程度と高くなる。したがって、本発明はリーク量が少ないという利点も有する。
【００４３】
また、従たるダクト３Ｂの中間地点１５に吸い込みファンを設けた場合における、分岐装置１（接続部分の側壁面）から吸い込みファンまでの距離Ｍ（図２参照）を比較する。本形態を基準（１００％）とした場合、Ｔ字分岐は約１１０％、Ｙ字分岐は約１６０％となった。すなわち、Ｔ字分岐の場合は、本発明とほとんど変わらないが、Ｙ字分岐はダクトを斜めに配置するため、それだけダクト長が長くなる。気体Ａがダクト内を流れる際に、ダクト内壁に当たって減速するため、ダクト長が長くなるに連れて送風力を上げなければならない。本発明のようにダクト長を短くすることにより、送風に用いる電力を削減することができる。また、ダクト長を短くすることにより、設備をコンパクトにすることができるため、運搬や設置工事が容易となり、コスト低減に繋げることができる。
【００４４】
以上のように、本発明に係る分岐装置１は、圧力損失や漏風が少ないため、Ｔ字分岐やＹ字分岐と比べてランニングコストを低減することができる。
【００４５】
最後に現場工事に関し、本発明では分岐装置１内に蓋体５（誘導体７を含む）を収納した状態で施工することができるため、施工が容易である。他方、Ｔ字分岐やＹ字分岐は、チャンバの側面にシャッター構造のダンパを設けるため、重量が偏りやすく、それだけ施工も難しいものとなる。特に、分岐装置１を設置する場所は、トンネル天井部に設置することが一般的であり、その設置工事では、寸法や重量が大きな障害となるため、できるだけコンパクトかつ軽量な装置が求められ、当該観点から本発明は優位性を有する。
【００４６】
（その他）
以上の説明では、分岐後のダクト３が２つである形態を例示したが、そのダクト３の数が３つ以上のものに適用してもよい。また、分岐後のダクト３をＹ字状に設置するなどしてもよく、下流側の主たるダクト３Ａを設けない形態でも良い。なお、前記蓋体５は、分岐容器４と分岐後のダクト３の複数の接続部８（開口部８ａ）のうち、少なくとも１つの接続部８に設ければよく、２つ以上の接続部８や、すべての接続部８に設けても良い。また、本形態では、坑口側から切羽側に気体Ａを送風する形態を例示したが、切羽側から坑口側に気体Ａを吸引する形態においても使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、トンネル坑内に設置する換気用ダクトの分岐装置として適用可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１…分岐装置、２…分岐前のダクト（上流側の主たるダクト）、３…分岐後のダクト（３Ａ…下流側の主たるダクト、３Ｂ…従たるダクト）、４…分岐容器（４ａ…分岐容器の側壁）、５…蓋体（５Ａ…内壁面、５Ｂ…外壁面、５Ｃ…捕捉面、５Ｄ…誘導面）、６…開閉手段（６Ａ…ロッド）、７…誘導体（７Ａ…外枠体、７Ａａ…外枠体の側辺、７Ｂ…誘導板）、８…接続部（８ａ…開口部）、１０…安全弁、１１…正圧弁（１１Ａ…弁座、１１Ｂ…弁体、１１Ｃ…弁棒、１１Ｄ…ウエイト、１１Ｅ…開口部）、１２…負圧弁（１２Ａ…弁座、１２Ｂ…弁体、１２Ｃ…弁棒、１２Ｄ…ウエイト、１２Ｅ…開口部）、１５…従たるダクトの中間地点
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル坑内の換気用ダクトの分岐点に設置され、前記換気用ダクト内の気体の流れを分岐する分岐装置であって、
前記分岐装置は、
前記気体の流れ方向の上流側に位置する分岐前のダクトと、前記流れ方向の下流側に位置する分岐後の複数のダクトが接続される分岐容器と、
分岐後の複数のダクトの少なくとも一部のダクトと、前記分岐容器との接続部に設けられ、前記接続部の開口に蓋をする蓋体と、を有し、
前記蓋体は、一端側が前記分岐容器に固定され、他端側が前記分岐容器に非固定とされ、開閉可能であり、
前記蓋体の他端側は前記分岐前のダクト側に位置し、
前記蓋体が開いた状態で、前記蓋体の他端側が前記分岐容器の内壁面から前記分岐容器内に起立し、
前記分岐前のダクトから前記分岐容器内に流入した気体が、前記起立した蓋体の壁面に衝突し、前記壁面に沿って、前記蓋体の開いた分岐後のダクト内へ流入し、
前記蓋体が閉じた状態で、前記蓋体の他端側が前記分岐容器の内壁面に倒れ、
前記分岐容器内に流入した気体が、前記蓋体の閉じた分岐後のダクト内へ流入しない構成とされたことを特徴とする分岐装置。
【請求項２】
トンネル坑内の換気用ダクトの分岐点に設置する分岐装置であって、
前記分岐装置は、
分岐前のダクトと分岐後の複数のダクトが接続される分岐容器と、
分岐後の複数のダクトの少なくとも一部のダクトと、前記分岐容器との接続部に設けられ、前記接続部の開口に蓋をする蓋体と、を有し、
前記蓋体は、一端側が前記分岐容器に固定され、他端側が前記分岐容器に非固定とされ、開閉可能であり、
前記蓋体の他端側は前記分岐前のダクト側に位置し、
前記蓋体が開いた状態で、前記蓋体の他端側が前記分岐容器の内壁面から起立し、
前記分岐前のダクトから前記分岐容器内に流入した気体が、前記起立した蓋体の壁面に沿って、前記蓋体の開いた分岐後のダクト内へ流入し、
前記蓋体が閉じた状態で、前記蓋体の他端側が前記分岐容器の内壁面に倒れ、
前記分岐容器内に流入した気体が、前記蓋体の閉じた分岐後のダクト内へ流入しない構成とされ、
前記蓋体は、閉じた状態で、前記分岐容器の内壁面から前記分岐容器の内部へ向かって突出した形状である請求項１記載の分岐装置。
【請求項３】
前記蓋体には、前記蓋体が開いた状態で、前記分岐後のダクト内へ気体を誘導する誘導体が設けられ、
前記誘導体は、前記蓋体が閉じた状態で、前記分岐容器の内部へ向かって突出した形状であり、前記蓋体よりも前記分岐後のダクト側に配置されている請求項１または２記載の分岐装置。
【請求項４】
前記分岐容器内の圧力を調整する安全弁をさらに有する請求項１記載の分岐装置。