(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路トンネルの天井部に設置され電動機で駆動される複数台の換気ジェットファンと、前記各換気ジェットファンを、前記電動機の回転数可変機構を介して運転制御する換気制御手段とを備えるトンネル換気システムにおいて、
設置される道路トンネルについての必要換気量を入力する換気量入力手段と、
消費電力が最小となる運転モードを含む複数の運転モードを有し前記複数の運転モードから必要とする運転モードを選択するモード選択手段とを備え、
前記換気制御手段は、前記換気量入力手段よりの信号を受け、前記必要換気量に基づいて、前記換気ジェットファンの運転台数、運転周波数を含めて複数の運転パターンを選出するパターン選出手段と、
このパターン選出手段からの信号を受け前記各運転パターンで運転した場合の、前記各換気ジェットファンの運転状態を演算する状態演算手段と、
この状態演算手段および前記モード選択手段よりの信号を受け前記選択された運転モードが最適となる状態の運転パターンを決定するパターン決定手段と、
このパターン決定手段よりの信号を受け前記決定された運転パターンに基づき前記各換気ジェットファンの電動機を運転制御する運転制御手段と
を備え、
前記消費電力が最小となる運転モードが選択された場合には、前記状態演算手段は、次の式に基づき、消費電力を演算することを特徴とするトンネル換気システム。
【数１３】
0004794680.tif 000023
ここで、
ηＦ（ｋｉ）：ジェットファン運転周波数「ｋｉヘルツ」時のファン効率
ηＭ（ｋｉ）：ジェットファン運転周波数「ｋｉヘルツ」時のモータ効率
ηＩ（ｋｉ）：ジェットファン運転周波数「ｋｉヘルツ」時のインバータ効率
Ｗｊ（ｋｉ）：ジェットファン運転周波数「ｋｉヘルツ」時のファン空気動力
【請求項２】
前記モード選択手段は、トンネル坑口での騒音が最小となる運転モードを有し、
前記モード選択手段によって前記トンネル坑口での騒音が最小となる運転モードが選択された場合には、前記状態演算手段は、次の式に基づき、前記トンネル坑口での騒音を演算することを特徴とする請求項１記載のトンネル換気システム。
【数１４】
0004794680.tif 000024
ここで、
Ｌ（ｎ，ｋｉ）：ジェットファンｎ号機の運転周波数「ｋｉヘルツ」時の坑口での騒
音レベル
【請求項３】
前記モード選択手段は、前記電動機軸受への負荷が最小で軸受寿命が最長となる運転モードを有し、
前記モード選択手段によって前記電動機軸受への負荷が最小で軸受寿命が最長となる運転モードが選択された場合には、前記状態演算手段は、次の式に基づき、前記電動機軸受への負荷を演算することを特徴とする請求項１記載のトンネル換気システム。
【数１５】
0004794680.tif 000025
ここで、
ｎｉ：「ｋｉヘルツ」運転時のジェットファン回転数
ａ，ｂ，ｃ：定数
【請求項４】
前記モード選択手段は、消費電力、トンネル坑口での騒音、および前記電動機の軸受寿命が最適となる運転モードを有し、
前記運転モードが選択された場合には、前記状態演算手段は、次の式に基づき、運転評価値を演算し、
前記パターン決定手段は、前記運転評価値が最小となる運転パターンを決定することを特徴とする請求項１記載のトンネル換気システム。
【数１６】
0004794680.tif 000026
ここで、
Ｐ（ｉ）：運転パターン（ｉ）での電力
Ｌ（ｉ）：運転パターン（ｉ）での坑口騒音
Ｄ（ｉ）：運転パターン（ｉ）での電動機軸受への負荷
α，β，γ：各評価値に対する重み
【請求項５】
前記複数台の換気ジェットファンは、複数種類の換気ジェットファンを含むものであり、
前記パターン選出手段は、前記運転台数に代えて、
前記複数種類の換気ジェットファンによる換気を、基準となる１種類の換気ジェットファンによる換気に置き換えると想定した場合に、複数種類の換気ジェットファンにより達成される換気量を、前記１種類の換気ジェットファンにより達成するために必要とされる
前記換気ジェットファンの運転台数である換気量相当台数を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の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、回転数可変機構を備える複数台のジェットファンを用いたトンネル換気システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トンネル換気システムに使用されている換気ジェットファンは、円筒型のケーシング内に羽根車と電動機とが配設され、羽根車を電動機により回転駆動させることによって、ケーシングの長手方向に空気流を発生させる仕組みになっている。このような構造からなる換気ジェットファンを、ケーシングの長手方向をトンネルの縦方向（長手方向）に向けた状態でトンネル内の天井部に吊設し、換気ジェットファンから吹出す空気流によってトンネル内に縦方向の換気風を発生させて効率の良い換気を行なっている。つまり、トンネル縦方向に作用する交通換気力及び自然換気力を補足するようにジェットファンの噴流効果による圧力上昇を発生させ、これにより必要換気量を満足しようとする。
【０００３】
このような換気方式は縦流換気方式とも呼ばれており、換気ジェットファンは平常時制御または非常時制御等の制御モードを切り換えて運転されている。
【０００４】
従来、ジェットファンを用いたトンネル換気システムは、トンネル内に複数台のジェットファンを配置し、トンネル内の必要換気量に対し、ジェットファンの駆動台数のみのステップ状の制御を行っているのが現状である。換気ジェットファンの吹出し風量を調整することができないために、吹出し風量が必要換気量に対して多くなりがちで、電力を無駄に消費している。
【０００５】
そこで、出願人は、道路トンネル内の天井部に設置される一方向または双方向に運転可能な電動機で駆動される換気ジェットファンを備えた道路トンネル用換気システムにおいて、前記電動機の回転数可変機構を備えた複数台の換気ジェットファンと、平常時に前記各換気ジェットファンを低速運転する一方、火災排煙時等の非常時には前記各換気ジェットファンを高速運転する制御指令をそれぞれ前記回転数可変機構を介して行う換気制御装置を備えたものを提案している（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１１６７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の換気制御装置によれば、前記換気ジェットファンを、トンネル内の必要換気量に見合う吹出し風量に変化させて運転を行なうことができるため、無駄な電力の消費をある程度回避することができるが、平常時のみについて考えれば、吹き出し風量が必要換気量に対して多くなり、電力を無駄に消費している場合がある。
【０００８】
発明者は、回転可変機構を有する複数台のジェットファンを用いて、回転数と運転台数を制御することで連続的な換気量制御を可能とするのに加えて、必要換気量を発生させる運転パターンは複数通り想定できることに着目し、与えられた運転モードに応じて最適の運転パターンを選択して実行できるトンネル換気システムを発明したものである。
【０００９】
この発明は、運転モードに応じて最適の運転パターンを選択して実行できるトンネル換気システム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】
請求項１の発明は、道路トンネルの天井部に設置され電動機で駆動される複数台の換気ジェットファンと、前記各換気ジェットファンを、前記電動機の回転数可変機構を介して運転制御する換気制御手段とを備えるトンネル換気システムにおいて、設置される道路トンネルについての必要換気量を入力する換気量入力手段と、消費電力が最小となる運転モードを含む複数の運転モードを有し前記複数の運転モードから必要とする運転モードを選択するモード選択手段とを備え、前記換気制御手段は、前記換気量入力手段よりの信号を受け、前記必要換気量に基づいて、前記換気ジェットファンの運転台数、運転周波数を含めて複数の運転パターンを選出するパターン選出手段と、このパターン選出手段からの信号を受け前記各運転パターンで運転した場合の、前記各換気ジェットファンの運転状態を演算する状態演算手段と、この状態演算手段および前記モード選択手段よりの信号を受け前記選択された運転モードが最適となる状態の運転パターンを決定するパターン決定手段と、このパターン決定手段よりの信号を受け前記決定された運転パターンに基づき前記各換気ジェットファンの電動機を運転制御する運転制御手段とを備え、前記消費電力が最小となる運転モードが選択された場合には、前記状態演算手段は、次の式に基づき、消費電力を演算することを特徴とする。ここで、「必要換気量」は、道路トンネルごとに周知の方法によって予め演算されるもので、演算された結果の必要換気量が換気量入力手段によって入力される。よって、請求項１の発明は、必要換気量が決定した後、運転モードに応じて、その必要換気量となる最適の換気制御となる運転パターンを決定するものである。
【００１３】
【数１】
0004794680.tif 000002
ここで、
ηＦ（ｋｉ）：ジェットファン運転周波数「ｋｉヘルツ」時のファン効率
ηＭ（ｋｉ）：ジェットファン運転周波数「ｋｉヘルツ」時のモータ効率
ηＩ（ｋｉ）：ジェットファン運転周波数「ｋｉヘルツ」時のインバータ効率
Ｗｊ（ｋｉ）：ジェットファン運転周波数「ｋｉヘルツ」時のファン空気動力
このようにすれば、必要換気量を確保する複数の運転パターンを選出し、その複数の運転パターンのうちで、目標とする運転モードで最適となる運転パターンで運転することができ、特に、前記消費電力が最小となる運転モードが選択された場合には、消費電力量を低減することができるので、ランニングコストの削減、ＣＯ2排出量の削減を図れる。
【００１４】
請求項２に記載のように、前記モード選択手段は、トンネル坑口での騒音が最小となる運転モードを有し、前記モード選択手段によって前記トンネル坑口での騒音が最小となる運転モードが選択された場合には、前記運転モードが選択された場合には、前記状態演算手段は、次の式に基づき、前記トンネル坑口での騒音を演算するようにすることもできる。
【００１６】
【数２】
0004794680.tif 000003
ここで、
Ｌ（ｎ，ｋｉ）：ジェットファンｎ号機の運転周波数「ｋｉヘルツ」時の坑口での騒
音レベル
このようにすれば、トンネル坑口での騒音を最小とすることができるので、周辺住民の不快度を低減することができる。
請求項３に記載のように、前記モード選択手段は、前記電動機軸受への負荷が最小で軸受寿命が最長となる運転モードを有し、前記モード選択手段によって前記電動機軸受への負荷が最小で軸受寿命が最長となる運転モードが選択された場合には、前記状態演算手段は、次の式に基づき、前記電動機軸受への負荷を演算することも可能である。
【００１７】
【数３】
0004794680.tif 000004
ここで、
ｎｉ：「ｋｉヘルツ」運転時のジェットファン回転数
ａ，ｂ，ｃ：定数
このようにすれば、電動機の軸受寿命を最長とすることができるので、メンテナンス作業を行う間隔の長期化が図れる。
【００１８】
また、請求項４に記載のように、前記モード選択手段は、消費電力、トンネル坑口での騒音、および前記電動機の軸受寿命が最適となる運転モードを有し、
前記運転モードが選択された場合には、前記状態演算手段は、次の式に基づき、運転評価値を演算し、前記パターン決定手段は、前記運転評価値が最小となる運転パターンを決定することも可能である。
【００１９】
【数４】
0004794680.tif 000005
ここで、
Ｐ（ｉ）：運転パターン（ｉ）での電力
Ｌ（ｉ）：運転パターン（ｉ）での坑口騒音
Ｄ（ｉ）：運転パターン（ｉ）での電動機軸受への負荷
α，β，γ：各評価値に対する重み
このようにすれば、消費電力、トンネル坑口での騒音、および前記電動機の軸受寿命の観点から、最適の運転状態で換気ジェットファンを駆動運転することができる。
【００２２】
さらに、請求項１〜４の発明では、複数台の換気ジェットファンは、換気能力（換気量）が同じである同一種類のものを用いているが、換気能力（換気量）が異なる複数種類のものを用いる場合にも適用することができる。その場合には、請求項５に記載のように、前記複数台の換気ジェットファンは、複数種類の換気ジェットファンを含むものであり、前記パターン選出手段は、前記運転台数に代えて、前記複数種類の換気ジェットファンによる換気を、基準となる１種類の換気ジェットファンによる換気に置き換えると想定した場合に、複数種類の換気ジェットファンにより達成される換気量を、前記１種類の換気ジェットファンにより達成するために必要とされる前記換気ジェットファンの運転台数である換気量相当台数を用いるようにすればよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は，上記のように構成したから、必要換気量を確保する複数の運転パターンを選出し、その複数の運転パターンのうちで、目標とする運転モードで最適の運転パターンで運転することができる。特に、前記消費電力が最小となる運転モードが選択された場合には、消費電力量を低減することができるので、ランニングコストの削減、ＣＯ2排出量の削減を図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係るトンネル換気システムの概略構成を示す説明図である。
【図２】消費電力優先モードで、（ａ）はジェットファンの運転台数をパラメータとして、必要換気量とジェットファン運転周波数（インバータ周波数）との関係を示す図、（ｂ）はインバータ効率、モータ効率、ファン効率、電力（ｉ台）、全ファン空気動力（ｉ台）、ファン空気動力（１台）が、前記周波数の変化に伴う変化の状態を示す説明図、（ｃ）はジェットファンの運転台数をパラメータとして、必要換気量と消費電力との関係を示す説明図、（ｄ）は最適の運転パターンにおける必要換気量と消費電力との関係を示す図である。
【図３】換気制御手段の制御内容の説明図である。
【図４】坑口騒音優先モードで、（ａ）はジェットファンの運転台数をパラメータとして、必要換気量とインバータ周波数との関係を示す図、（ｂ）は特定の換気ジェットファン（運転号機）をパラメータとして、坑口騒音と周波数との関係を示す説明図図、（ｃ）はジェットファンの運転台数及び特定のジェットファン（運転号機）をパラメータとして、必要換気量と坑口騒音との関係を示す説明図、（ｄ）は最適の運転パターンにおける必要換気量と抗口騒音との関係を示す図である。
【図５】軸受負荷優先モードで、（ａ）はジェットファンの運転台数をパラメータとして、必要換気量とインバータ周波数との関係を示す図、（ｂ）は軸受負荷（１台当たり）および軸受寿命の変化の状態を示す説明図図、（ｃ）はジェットファンの運転台数をパラメータとして、必要換気量と軸受寿命との関係を示す説明図、（ｄ）は最適の運転パターンにおける必要換気量と軸受負荷との関係を示す図である。
【図６】ジェットファンの換気能力が異なる場合の、図２（ａ）と同様の図である。
【図７】（ａ）は必要換気量と運転台数との関係を示す図、（ｂ）は必要換気量と運転周波数との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。
【００２６】
図１に示すように、トンネル１の天井部１ａに対し、同一の換気能力を有する複数台の換気ジェットファン２が、換気ジェットファン２の長手方向（吹き出し方向）がトンネルの長手方向Ｌになるように吊り下げらた状態で設置されている。
【００２７】
この換気ジェットファン２は、具体的に図示していないが，周知のように電動モータを駆動して羽根車を回転し、換気ジョットファンの長手方向に空気流を吹き出させることで、トンネル内の長手方向に換気風を発生させてトンネル内の換気を行うものである。そして、この換気ジェットファン２は、電動機への給電装置に給電周波数を変換することにより回転数を可変とする給電周波数変換装置（インバータ）を、回転数可変機構として備える。この回転数可変機構によって、電動機の回転数を連続的に変化させることができるので、ＯＮ−ＯＦＦ制御の場合と比べて、トンネル内における必要過換気量を発生させる消費電力、トンネル坑口での騒音、および電動機の軸受負荷を小さくして，環境に適する最適の運転を実現できる。そのために、各換気ジェットファン２を、それの電動機の回転数可変機構を介して運転御する換気制御手段１１を備える。この換気制御手段１１には、設置される道路トンネルについての必要換気量を入力する換気量入力手段１２と、複数の運転モードを有し前記複数の運転モードから必要とする運転モードを選択するモード選択手段１３が電気的に接続されている。ここで、運転モードとしては、消費電力優先モード、坑口騒音優先モード、軸受負荷優先モードおよび消費電力・低騒音・軸受負荷最適運転モードを有する。
【００２８】
前記換気制御手段１１は、演算装置（コンピュータ）からなり、換気量入力手段１２よりの信号を受け、換気ジェットファンの台数及び必要換気量に基づいて、複数の運転パターン（運転台数、運転周波数）を選出するパターン選出手段１１Ａと、このパターン選出手段１１Ａからの信号を受け前記各運転パターンで運転した場合の、各換気ジェットファン２の運転状態を演算する状態演算手段１１Ｂと、この状態演算手段１１Ｂおよびモード選択手段１３よりの信号を受け前記選択された運転モードが最適となる運転パターンを決定するパターン決定手段１１Ｃと、このパターン決定手段１１Ｃよりの信号を受け前記決定された運転パターンに基づき前記各換気ジェットファンの電動機を運転制御する運転制御手段１１Ｄとを備える。
【００２９】
続いて，運転モードとして，消費電力優先モードが採用されている場合、坑口騒音優先モードが採用されている場合、軸受負荷優先モードが採用されている場合について説明する。
・消費電力優先モードが採用されている場合
必要換気量に対して、複数ある運転パターンの中から消費電力が最小となる換気ジェットファン２の運転台数と運転周波数を選択する。
【００３０】
まず、前提条件として、トンネル条件、交通条件、ＡＶ計（風向風速測定装置）、ＶＩ計（煙霧透過率測定装置）、ＣＯ計（一酸化炭素濃度測定装置）などの計測機器からの計測情報に基づき、周知の手法により、必要換気量が決定される。この必要換気量は、時間帯や曜日などに応じて，適宜変更することも可能である。
【００３１】
（１）必要換気量を達成する複数の運転パターンの選出（パターン選出手段１１Ａ）
道路トンネル１内に設置されているジェットファン２の台数をＭ台として、
必要換気量
＝「ｋｉヘルツ」運転の換気ジェットファン２の「ｉ」台分の換気量（ｉ≦Ｍ）
に基づき、上記条件式を満たす運転パターンが選出される。つまり、運転される換気ジェットファン２の台数を「ｉ」として、各ジェットファンが「ｋｉヘルツ」の運転周波数（運転回転数に比例）でもって回転される場合の換気量に、運転台数を乗算した値である総換気量が、必要換気量に等しくなる。
【００３２】
よって、表１に示すように、ジェットファンの台数に相当する数だけの運転パターン（なお、定格周波数運転で必要換気量を満足しないジェットファン運転台数の運転パターンは適用できない）が選出される。なお、図２（ａ）に示すように、運転台数が多くなるに伴い（つまりｉが大きくなる伴い）、運転している各ジェットファン２の運転周波数は小さくなり、運転台数が多いほど各ジェットファンの負担は少なくなる。
【００３３】
ここで、図２（ａ）に示す図に基づいて運転周波数が選出されるほか、例えば、換気ジェットファン２の運転台数ごとに設けた「例えば２０点のテーブル」または「複数点のテーブル」（入力：必要換気量、出力：運転周波数）により、必要換気風量から運転周波数が選出されるようにすることも可能である。
【００３４】
以下の説明において、「ｋｉヘルツ」運転の換気ジェットファン２を「ｉ」台運転して，必要換気量となる運転パターンを、運転パターン（ｉ）とする。なお、必要換気量が変化すれば、上記条件式を満たす運転パターンも変化するのはもちろんである。
【００３５】
例えば、次の表１のように選出される。
【００３６】
【表１】
0004794680.tif 000006
（２）各運転パターンの電力の算出（状態演算手段１１Ｂ）
次いで、消費電力が最小となる運転パターンを決定するために、各運転パターン（ｉ）で運転した場合のファン効率、モータ効率、インバータ効率、電力（ｉ台）ファン空気動力（ｉ台）および全ファン空気動力（ｉ台）が算出される（表２参照）。なお、運転台数および運転周波数（運転回転数）の変化に伴い、ファン効率、モータ効率、インバータ効率、電力（ｉ台）ファン空気動力（ｉ台）および全ファン空気動力（ｉ台）は、図２（ｂ）に示すように、一義的に変化する。
【００３７】
【表２】
0004794680.tif 000007
そして、運転パターン（ｉ）についての消費電力Ｐ（ｉ）は次の式により算出される。
【００３８】
【数５】
0004794680.tif 000008
ここで、
ηＦ（ｋｉ）：ジェットファン運転周波数「ｋｉヘルツ」時のファン効率
ηＭ（ｋｉ）：ジェットファン運転周波数「ｋｉヘルツ」時のモータ効率
ηＩ（ｋｉ）：ジェットファン運転周波数「ｋｉヘルツ」時のインバータ効率
Ｗｊ（ｋｉ）：ジェットファン運転周波数「ｋｉヘルツ」時の空気動力
その算出結果は、例えば、次の表３に示す結果となり、各運転パターン（ｉ）について、消費電力Ｐ（ｉ）が算出される。
【００３９】
【表３】
0004794680.tif 000009
ここで、例えば、換気ジェットファン２の運転台数ごとに設けた２０点のテーブル（入力：運転周波数、出力：消費電力）により、運転周波数から消費電力を演算することも可能である。
（３）複数の運転パターンのうち、消費電力が最小となる運転パターンの選定（パターン決定手段１１Ｃ）
各運転パターンについての、必要換気量と消費電力との関係は、図２（ｃ）に示すようになり、必要換気量での、消費電力Ｐ（ｉ）の演算値を比較し、消費電力Ｐ（ｉ）が最小となる運転パターンを選定する。この消費電力Ｐ（ｉ）が最小となる運転パターンを、例えば運転パターン（ｍ）とする（ｍ≦Ｍ）。
【００４０】
この結果に基づき、運転制御手段１１Ｄが、運転パターン（ｍ）に基づき、運転周波数「ｋｍヘルツ」で「ｍ」台のジェットファンを運転制御する。このように、各換気ジェットファン２の電動機が回転制御される。
【００４１】
このような消費電力優先モードが採用されている場合、換気制御手段１１の制御内容を模式的に表すと、図３に示すようになる。
・坑口騒音優先モードを採用した場合
（１）必要換気量を達成する複数の運転パターンの選出（パターン選出手段１１Ａ）
まず、前述した場合と同様にして、必要換気量を達成する運転パターン（「ｋｉヘルツ」で運転する「ｉ」台のジェットファン）を選出し、運転時におけるトンネル坑口での騒音値（騒音レベル）が小さい順に（例えば、基準とするトンネル坑口から遠い順に）選出する。ここで、運転号機Ｊｉのｉが小さいほど、トンネル坑口での騒音値が小さく、基準とするトンネル坑口から遠いジェットファンを意味する（図４（ｂ）参照）。
【００４２】
そして、必要換気量となる運転パターン（運転台数、運転号機、運転周波数）は、次の表４のように選出される。
【００４３】
【表４】
0004794680.tif 000010
そして、図４（ａ）に示すように運転台数が多くなるに伴い、各ジェットファンの負担が少なくなり、運転周波数は小さくてよくなる点は、前述した運転モードの場合と同様である。
（２）各運転パターンのトンネル坑口での騒音レベルの算出（状態演算手段１１Ｂ）
続いて、基準となるトンネル坑口での騒音レベルが最小となる運転パターンを決定するために、各ジェットファンｎ号機（運転号機）の運転周波数「ｋｉヘルツ」時の坑口騒音Ｌ（ｉ，ｋｉ）が算出される。
【００４４】
そして、運転パターン（ｉ）の騒音レベルＬ（ｉ）は、坑口騒音Ｌ（ｉ，ｋｉ）を用いて次の式により算出される。
【００４５】
【数６】
0004794680.tif 000011
ここで、
Ｌ（ｎ，ｋｉ）：ジェットファンｎ号機の運転周波数「ｋｉヘルツ」時の坑口での騒                    音レベル（計測値）
その結果は、表５のようになる。
【００４６】
【表５】
0004794680.tif 000012
（３）複数の運転パターンのうち、騒音レベルＬ（ｉ）が最小となる運転パターンの選定（パターン決定手段１１Ｃ）
図４（ｃ）に示すように、（２）で算出した各運転パターンの騒音レベルを比較して、それらのうち、必要換気量での、騒音レベルＬ（ｉ）が最小となる運転パターンを選定する。
【００４７】
この必要換気量での、騒音レベルＬ（ｉ）が最小となる運転パターンを、例えば運転パターンＬ（ｍ）とすると、運転制御手段１１Ｄが、運転パターンＬ（ｍ）に基づき、運転周波数「ｋｍヘルツ」で「ｍ」台のジェットファン２を運転制御する（ｍ≦Ｍ）。
【００４８】
なお、前記実施の形態では、一方の抗口の騒音レベルに基づいて制御を行うようにしているが、他方の抗口、または両抗口の騒音に基づいて制御を行うことも可能である。
・軸受負荷優先モードを採用した場合
（１）必要換気量を達成する複数の運転パターンの選出（パターン選出手段１１Ａ）
まず、前述した場合と同様にして、必要換気量を達成する運転パターン（「ｋｉヘルツ」で運転する「ｉ」台のジェットファン）を選出する。
【００４９】
その結果、例えば、次の表６のように選出される。
【００５０】
【表６】
0004794680.tif 000013
この場合も、図５（ａ）に示すように運転台数が多くなるに伴い，運転周波数は小さくてよくなる。なお、軸受寿命と軸受負荷との関係は、図５（ｂ）に示すようになる。つまり、軸受負荷（１台当たり）∝１／軸受寿命。
（２）各運転パターンの軸受寿命・軸受負荷の算出（状態演算手段１１Ｂ）
軸受負荷が最小で軸受寿命が最大となる運転パターンを決定するために、まず、各運転パターン（ｉ）での軸受寿命Ｌｈ（ｎｉ）を次の式により算出する。
【００５１】
【数７】
0004794680.tif 000014
ここで、
ｎｉ：「ｋｉヘルツ」運転時のジェットファン回転数
ａ，ｂ，ｃ：定数（次の式から決定される定数）
【００５２】
【数８】
0004794680.tif 000015
ここで、
Ｐ＝ＸＦｒ＋ＹＦａ：軸受荷重（動等価荷重）(N)
Ｆｒ：ラジアル荷重(N)・・・機器構造／質量により決まる定数
Ｆａ：アキシアル荷重(N)・・・スラスト力∝昇圧∝回転数2
Ｘ：ラジアル荷重係数・・・軸受形式ごとの定数
Ｙ：アキシアル荷重係数・・・軸受形式ごとの定数
Ｃ：基本動定格荷重・・・軸受形式ごとの定数
Ｌｈ：定格疲れ寿命(Hrs)
ｎｉ：「ｋｉヘルツ」運転時のジェットファン回転数
その結果は、表７に示すようになる。
【００５３】
【表７】
0004794680.tif 000016
この軸受寿命を利用して，軸受負荷が次の式にて演算される。
【００５４】
【数９】
0004794680.tif 000017
この結果は、例えば次の表８に示すようになる。
【００５５】
【表８】
0004794680.tif 000018
（３）複数の運転パターンのうち、電動機軸受への負荷が最小になる運転パターンの選定（パターン決定手段１１Ｃ）
図５（ｃ）に示すように、各運転パターンでの軸受負荷を比較して、それらのうち、負荷Ｄ（ｉ）が最小となる運転パターンを選定する。
【００５６】
この負荷Ｄ（ｉ）が最小となる運転パターンを例えば運転パターンＤ（ｍ）とすると、運転制御手段１１Ｄが、運転パターンＤ（ｍ）に基づき、運転周波数「ｋｍヘルツ」で「ｍ」台を運転し（ｍ≦Ｍ）、運転制御する（図５（ｄ）参照）。
・消費電力・低騒音・軸受負荷最適運転モードを採用した場合
この場合には、前述した手法にて、運転パターン（ｉ）での消費電力Ｐ（ｉ）、坑口騒音Ｌ（ｉ）、軸受負荷Ｄ（ｉ）を、重みづけにより考慮して、次の式により運転評価値を求める。
【００５７】
【数１０】
0004794680.tif 000019
ここで、
Ｐ（ｉ）：運転パターン（ｉ）での電力
Ｌ（ｉ）：運転パターン（ｉ）での坑口騒音
Ｄ（ｉ）：運転パターン（ｉ）での電動機軸受への負荷
α，β，γ：各評価値に対する重み
そして、運転評価値Ｔ（ｉ）が最小になる運転パターンを選定し、その運転パターンを例えば運転パターンＴ（ｍ）とすると、この運転パターンＴ（ｍ）に基づき、パターン決定手段１１Ｃよりの信号を受けた前記決定された運転制御手段１１Ｄが、運転パターンＴ（ｍ）に基づき、運転周波数「ｋｍヘルツ」で「ｍ」台を運転し（ｍ≦Ｍ）、その制御を行う。このようにすれば、消費電力、低騒音、軸受負荷のいずれの面においても，最適制御される。
【００５８】
前記実施の形態では、運転制御される複数台のジェットファンはいずれも同じ換気量のものを用いているが、換気量の異なる複数種類のものを用いることも可能である。
【００５９】
例えば、異なる換気量のジェットファンＡタイプのものとＢタイプのものとが設置されており、例えば、Ａタイプの定格運転時の換気量がＢタイプのそれの０．６倍とした場合、各運転パターンにおける運転台数と周波数との関係は、図６及び表１０に示すとおりになる。ここで、異なるタイプの換気ジェットファンを取り扱うため、運転台数としてはすべてＢタイプであると想定したＢタイプ換気量相当台数を、周波数としては無次元化周波数（入力周波数を定格周波数で割ったもの）をそれぞれ用い、前述した場合と同様に、必要換気量が決まれば、複数の運転パターンが選出される。なお、無次元周波数を用いているので、ＡタイプもＢタイプも，定格周波数に対する運転周波数（入力周波数）の比率は同じである。
【００６０】
【表９】
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この場合も、必要換気量を達成する複数の運転パターンが選出され、運転モードが消費電力優先モードの場合には、消費電力が最小となる運転パターンが選択され、坑口騒音優先モードの場合には、騒音レベル（坑口騒音）が最小となる運転パターンが選択される。
【００６１】
軸受負荷優先モードの場合には、まず、各運転パターンについて、タイプごとの軸受寿命が次の式にて算出される。
【００６２】
【数１１】
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各運転パターンでの軸受負荷に対する運転評価値は下記の通りに表されるので、軸受負荷／運転評価値ＴＤ(i)が最小となる運転パターンを選択すればよい。
【００６３】
【数１２】
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δ，ε：各評価値に対する重み
３種類以上の異なる換気量のジェットファンが設置されている場合も、消費電力優先モード、坑口騒音優先モード、軸受負荷優先モードにおいて、それぞれについて同様の手法にて最適制御を行うことができる。
【００６４】
前記実施の形態では、換気制御手段１１内において、必要換気量の入力に応じて複数の手段１１Ａ〜１１Ｄによって演算するようにしているが、本発明はそれに制限されることなく、マッピングテーブルとして必要換気量に対する運転台数および運転周波数が予めデータベースに記憶させておき、必要換気量を入力すると、目的とする運転モードでの運転台数と運転周波数が出力されるようにすることも可能である。すなわち、設置される道路トンネルごとに使用される換気ジェットファンの台数は決まっているので、例えば図７（ａ）（ｂ）に示すような必要換気量と運転台数との関係、および必要換気量と運転周波数との関係のマッピングテーブル（入力である必要換気量と，出力である運転台数・運転周波数が１対１の対応関係にあるもの）をデータベースに記憶させておくことで、換気量入力手段による、設置される道路トンネルについての必要換気量の入力、モード選択手段による運転モードに選択により、前記必要換気量に基づいて、運転モードが最適となる状態の前記換気ジェットファンの運転パターン（運転台数、運転周波数）を決定し、前記決定された運転パターンに基づき前記各換気ジェットファンの電動機を運転制御する制御手段として機能させることも可能である。この場合には、予めマッピングテーブルを作成してデータベースに記憶させておくことができるので、同一種類の換気ジェットファンを設置している場合だけでなく、複数種類の換気ジェットファンを設置している場合にも簡単に適用することができる。
【００６５】
また、前記実施の形態で、予め必要換気量を演算して，その結果を換気量入力手段を用いて、入力するようにしているが、本発明はそれに制限されることなく、ＡＶ計（風向風速測定装置）、ＶＩ計（煙霧透過率測定装置）、ＣＯ計（一酸化炭素濃度測定装置）などの計測機器からの計測情報に基づき、定期的に必要換気量を演算し、必要換気量を順次更新して制御を行うことも可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１    道路トンネル
２    ジェットファン
１１    換気制御手段
１１Ａ    パターン選出手段
１１Ｂ    状態演算手段
１１Ｃ    パターン決定手段
１１Ｄ    運転制御手段
１２    換気量入力手段
１３    モード選択手段
【要約】
【課題】運転モードに応じて最適の運転パターンを選択して実行できる。
【解決手段】換気量入力手段によって入力される必要換気量に基づいて、パターン選出手段１１Ａによって記換気ジェットファンの運転台数を含めて複数の運転パターンを選出する。このパターン選出手段１１Ａからの信号を受けて状態演算手段１１Ｂが前記各運転パターンで運転した場合の、各換気ジェットファン２の運転状態を演算する。モード選択手段１３より選択された運転モードが最適となる状態の運転パターンをパターン決定手段１１Ｃによって決定する。このパターン決定手段１１Ｃより決定された運転パターンに基づき、前記各換気ジェットファン２の電動機を運転制御手段１１Ｄによって運転制御する。
【選択図】  図１【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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