(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は、一般的に投光部と受光部を１００ｍ離して設置される。トンネルのカーブ半径が小さい場所では、直線１００ｍの確保が困難であり、一般的な煙霧透過率測定装置を設置することができない。【解決手段】センサ部１２で得られた周囲空間の粉じん濃度を、信号処理部１３によって移動平均化し演算処理することによって、従来の一般的な煙霧透過率測定装置と同等の１００ｍ視感透過率、すなわち煙霧透過率を得ることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲空間の粉じん濃度を測定するセンサ部と、
前記センサ部で測定した粉じん濃度を煙霧透過率に変換する信号処理部とを有する煙霧透過率測定装置であって、
前記信号処理部は、前記センサ部で測定した粉じん濃度の瞬時値を、移動平均化して煙霧透過率に変換する透過率測定装置。
【請求項２】
道路トンネルにおいて、トンネル内空気を換気するための換気機と、トンネル内風向風速を測定するための風向風速測定装置と、トンネル内の煙霧透過率を測定する請求項１記載の煙霧透過率測定装置と、換気機の運転を制御する換気制御装置とを有する道路トンネル換気システムにおいて、
前記風向風速測定装置で得られた風速値から、所定距離をトンネル内空気が通過する時間を算出し、前記煙霧透過率測定装置で得られたトンネル内粉じん濃度の瞬時値を算出した時間で移動平均化して煙霧透過率を算出する道路トンネル換気システム。
【請求項３】
道路トンネルにおいて、トンネル内空気を換気するための換気機と、トンネル内の一定距離の煙霧透過率を測定する請求項１記載の煙霧透過率測定装置と、換気機の運転を制御する換気制御装置とを有する道路トンネル換気システムにおいて、
前記換気機の運転風量を算出し、前記運転風量から道路トンネル内の風速を求め、
得られた風速値から、所定距離をトンネル内空気が通過する時間を算出し、前記煙霧透過率測定装置で得られたトンネル内粉じん濃度の瞬時値を算出した時間で移動平均化して煙霧透過率を算出する道路トンネル換気システム。
【請求項４】
前記換気制御装置は、算出された前記煙霧透過率に基づいて前記換気機の運転を制御する道路トンネル換気システム。
【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およびそれを用いた道路トンネル換気システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、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は、一般的に投光部と受光部を１００ｍ離して設置される（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。すなわち、道路トンネル内の煙霧透過率とは、１００ｍ先の視感透過率（言い換えれば、光源から１００ｍ離れた位置における光の到達度合い）を用いている。図４は従来型の煙霧透過率測定装置の構成図である。透過率は、投光部１０１の光源１０２から投射された光が、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変化し、受光部１０３の受光素子１０４でその変化に応じた電気信号に変換され、処理部１０５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この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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５９−１１６０３７号公報
【特許文献２】特開昭６１−１３７０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来の煙霧透過率測定装置においては、投光部と受光部という構成となっていた。従って、従来の煙霧透過率測定装置で１００ｍ先の視感透過率（煙霧透過率）を測定するためには、投光部と受光部の間に障害物のない１００ｍの直線が必要であった。トンネルがカーブしている場合は、１００ｍの直線部分を確保することが困難であり、投光部および受光部を設置することができないという課題を有していた。近年においては、都市部の地下に道路トンネルを建設する場合が多くなり、このようなトンネルでは、とりわけ１００ｍの直線部分を確保することが困難となっている。
【０００５】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するものであり、投光部・受光部という一対の機器を用いず、トンネル内の一ヶ所の周囲の粉じん濃度を測定することによって、１００ｍ先の視感透過率を測定する方法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】
【０００６】
そして、この目的を達成するために、本発明は、周囲空間の粉じん濃度を測定するセンサ部と、前記センサ部で測定した粉じん濃度を煙霧透過率に変換する信号処理部とを有する煙霧透過率測定装置であって、前記信号処理部は、前記センサ部で測定した粉じん濃度の瞬時値を、移動平均化して煙霧透過率に変換するものであり、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、周囲空間の粉じん濃度を測定するセンサ部と、前記センサ部で測定した粉じん濃度を煙霧透過率に変換する信号処理部とを有する煙霧透過率測定装置であって、前記信号処理部は、前記センサ部で測定した粉じん濃度の瞬時値を、移動平均化して煙霧透過率に変換することにより、一ヶ所の周囲粉じん濃度を測定し、透過率に換算するだけで１００ｍ先の煙霧透過率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１の煙霧透過率測定装置構成図
【図２】本発明の実施の形態１による粉じん濃度から１００ｍ透過率への変換過程を示すグラフ      （ａ）センサ値に基づく粉じん濃度瞬時値のグラフ      （ｂ）粉じん濃度の移動平均値のグラフ      （ｃ）粉じん濃度の移動平均値から算出した透過率のグラフ
【図３】本発明の実施の形態１の道路トンネル換気システム構成図
【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】
【０００９】
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。
（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である。
【００１０】
煙霧透過率測定装置１１は、センサ部１２と信号処理部１３からなる。センサ部１２は光散乱方式による粉じん濃度センサであり、煙霧透過率測定装置１１の周囲の粉じん濃度を測定するものである。粉じん濃度とは、単位体積あたりの粉じん重量、あるいは、粉じん個数で表される。一方、煙霧透過率は、１００ｍ離れた位置における視認度合いであって、周囲の粉じん濃度が濃いほど視認度合いは低くなる。
【００１１】
粉じん濃度から透過率を求めるには、ランベルト・ベールの法則に基づいて求める。すなわち、このランベルト・ベールの法則によれば、光の吸収において、物質に入射する光の強度と透過光の強度との比の対数は，物質の厚さと濃度の積に比例する。透過率とは、この物質に入射する光の強度と透過光の強度との比である。ここで、１００ｍ先の煙霧透過率を考えるとき、次式が成り立つと考えられる。
【数１】
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【００１２】
なお、濃度係数ａは、粉じん濃度を用いて透過率を求める際の定数である。
【００１３】
煙霧透過率測定装置１１では、以下のようにして煙霧透過率を求める。まず、信号処理部１３では、センサ部１２から出力される粉じん濃度に相当する電気信号を収集する。得られた粉じん濃度は、煙霧透過率測定装置１１の設置場所における局所的な瞬時値である。一方で、上述したように、煙霧透過率とは、１００ｍの直線区間の透過率である。従って、１００ｍの直線区間の粉じん濃度の平均値を用いることによって煙霧透過率が得られるものと考えられる。これをトンネル内での空気の移動に着目して説明すれば、トンネル内において、煙霧透過率に影響する粉じん、煙は、測定対象の１００ｍの距離をトンネル内の空気の流れによって移動する。従って、粉じん濃度の瞬時値を１００ｍ移動するときの移動平均とすることによって、所望する煙霧透過率に対応する粉じん濃度が得られるのである。
【００１４】
さらに、信号処理部１３は、移動平均して得られた粉じん濃度を演算式（１）による演
算処理を行い、煙霧透過率を求めるのである。
【００１５】
このようにして、センサ部１２で得られた粉じん濃度ｃを、信号処理部１３によって移動平均化することによって、従来の煙霧透過率測定装置と同等の透過率を得ることができる。
【００１６】
図２は、本実施形態の煙霧透過率測定装置と、従来の投光部・受光部で構成されている煙霧透過率測定装置を同じ場所で同時に測定して得られた透過率を比較したグラフである。図２（ａ）は、粉じん濃度の瞬時値、図２（ｂ）は、粉じん濃度の移動平均値、図２（ｃ）は、粉じん濃度の移動平均値から演算式（１）によって得られた煙霧透過率のグラフである。この図２で示すように、本発明による煙霧透過率測定装置で得られた透過率（実線）と、従来の煙霧透過率測定装置で得られた透過率（破線）の傾向が一致しており、本発明の煙霧透過率測定装置が有効であることがわかる。なお、信号処理部１３で平均化処理する平均化時間は、実際のトンネル内の風速に応じて５秒から１０００秒の範囲で任意に設定できる。
【００１７】
本実施形態の煙霧透過率測定装置によれば、トンネル内でカーブしている場所でも、トンネル内の一ヶ所の周囲粉じん濃度を測定することによって、煙霧透過率を測定することができる。
【００１８】
図３は、本実施の形態による煙霧透過率測定装置１１を道路トンネルに適用した道路トンネル換気システムの構成図である。図３において、図１と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００１９】
図３によれば、煙霧透過率測定装置１１および風向風速測定装置１５が道路トンネル１７内の壁面に取り付けられる。センサ部１２で測定した粉じん濃度は、信号処理部１３で演算処理し、透過率を求める。このとき、移動平均を求めるにあたって、トンネル内の風速によって１００ｍの距離をトンネル内空気が通過する時間を算出し、この算出された時間内の平均値を求める。そして、信号処理部１３で演算処理された透過率は換気制御装置１４に送信され、換気制御装置１４は道路トンネル１７内の視環境改善のために必要な換気機１６の運転風量を決定する。運転風量の制御は、複数の換気機１６を用いて、運転台数を変更することによって行っても良い。あるいは、各換気機１６に風量変更装置（具体的には、例えばインバータ制御）を設け、各換気機１６の運転風量を変更することによって行っても良い。
【００２０】
なお、図３では、信号処理部１３は煙霧透過率測定装置１１内に収める構造としているが、換気制御装置１４の構成要素としても良い。
【００２１】
また、本実施の形態では、風向風速測定装置１５によってトンネル内の風速を求めたが、換気機１６の運転風量からトンネル内の風速を求めても良い。
【００２２】
本実施形態の道路トンネル換気システムによれば、トンネル内でカーブしている場所でも、トンネル内の一ヶ所の周囲の粉じん濃度を測定することによって、１００ｍ先の視感透過率をさらに高精度で測定することができ、換気機の自動運転制御をより正確に行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明によれば、トンネル内の一ヶ所の周囲の粉じん濃度を測定することによって、カーブしているトンネル内でも１００ｍ先の視感透過率を測定することができ、換気機より高精度に自動運転制御することができる。
【符号の説明】
【００２４】
１１    煙霧透過率測定装置
１２    センサ部
１３    信号処理部
１４    換気制御装置
１５    風向風速測定装置
１６    換気機
１７    道路トンネル
１０１  投光部
１０２  光源
１０３  受光部
１０４  受光素子
１０５  処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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