(57)【要約】      （修正有）【課題】（１）構成要素の１つである布地に作用する張力が小さく、（２）単純かつ軽量な機構で伸縮させることができ、（３）敷設又は撤去に必要な作業が少なく、（４）伸縮風管を延長又は撤去した場合でも、その伸縮時間を一定に維持することができる、換気装置を提供する。【解決手段】長手方向に伸縮可能であり、前端と後端が開口した中空円環形状の伸縮風管１２と、伸縮風管の外周に長手方向に沿って所定の伸張間隔Ｌ１で固定された複数の円形リング１４と、円形リングを長手方向に移動可能に吊下げる吊下げ装置１６と、円形リングに長手方向に沿って伸張間隔Ｌ１で固定され、前端が閉じた複数の伸縮ホース１８と、伸縮ホースの後端に連結されその内側に加圧空気を供給又は排気可能な空圧装置２２とを備える。伸縮ホース１８に加圧空気を供給して伸縮ホースを伸張させて、複数の円形リング１４を伸張間隔Ｌ１で位置決めして伸縮風管１２を伸張させる。【選択図】図３
2013079500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの長手方向に伸縮可能であり、前端と後端が開口した中空円環形状の伸縮風管と、
伸縮風管の外周に、前記長手方向に沿って所定の伸張間隔で固定された複数の円形リングと、
円形リングを前記長手方向に移動可能に吊下げる吊下げ装置と、
円形リングに前記長手方向に沿って前記伸張間隔で固定され、前端が閉じた複数の伸縮ホースと、
伸縮ホースの後端に連結されその内側に加圧空気を供給又は排気可能な空圧装置とを備え、
伸縮ホースに加圧空気を供給して伸縮ホースを伸張させて、複数の円形リングを伸張間隔で位置決めして伸縮風管を伸張させる、ことを特徴とする伸縮風管を備えた換気装置。
【請求項２】
伸縮風管の後端に連結されその内面を通して前端から空気を吸引する送風機を備え、
前記加圧空気を排気し、送風機による吸引空気流により、伸縮風管を短縮させる、ことを特徴とする請求項１に記載の換気装置。
【請求項３】
前記吊下げ装置は、トンネルの内壁を構成する支保工に脱着可能な複数の磁石と、
複数の磁石から水平に吊下げられトンネルの長手方向に延びる水平レールと、
各円形リングの上端部を吊下げ、水平レールに沿って移動可能な複数のハンガーと、を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の換気装置。
【請求項４】
各円形リングは、その外側に周方向等間隔に伸縮ホースを固定する複数のホース固定器具を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の換気装置。
【請求項５】
前記空圧装置は、複数の伸縮ホースを連通させる均圧ホースを備える、ことを特徴とする請求項１に記載の換気装置。
【請求項６】
前記均圧ホースと伸縮ホースの間に設けられ、その間を連通させるパイプを有する、ことを特徴とする請求項５に記載の換気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル内の換気等に用いる伸縮風管を備えた換気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大規模な地下構造物の構築工事やトンネル掘削工事において、掘削現場の周辺に多量の粉塵が生じる。この粉塵がトンネル内に残存し、人が吸引すると粉塵障害を引き起こすおそれがある。そのため、切羽面近傍の作業領域における粉塵濃度を低減するために伸縮風管を用いた換気が行われている。
【０００３】
切羽面近傍の粉塵濃度を低減するには、粉塵濃度の低い清浄空気を切羽面近傍に導入し、同時に切羽面で発生した粉塵を含む汚染空気を切羽面近傍から排気する必要がある。この清浄空気の導入と汚染空気の排気の一方又は両方に伸縮風管が用いられる。
【０００４】
一方、切羽面近傍の作業領域には、種々の作業機械が稼動する。これらの作業機械の切羽面近傍への搬入と搬出の際には、伸縮風管を切羽面近傍から退避させる必要がある。また、発破を行う場合には飛散する岩石から伸縮風管を守るため退避させる必要がある。そのため、伸縮風管は、掘削工事の作業の進展に応じて伸縮させる必要がある。
【０００５】
上述した伸縮風管は、例えば特許文献１〜４に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２６２１００号公報、「施工中トンネル内の換気装置」
【特許文献２】特開２００４−５２５２９号公報、「吸引ダクト装置」
【特許文献３】特開２００４−１００２１７号公報、「伸縮風管」
【特許文献４】特開２００４−３０８１１１号公報、「伸縮風管」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１は、特許文献２に開示された伸縮風管を備えた換気装置の模式図である。この図において、（Ａ）は伸縮風管５０を収縮させた状態、（Ｂ）は伸縮風管５０を伸長させた状態を示している。
従来の伸縮風管５０は、トンネルの壁面５１に吊具５２（アンカー）で固定されたガイドレール５３に固定車輪５４が固着されており、その固定車輪５４に伸縮風管５０を吊下げた走行レール５５を係合し、ガイドレール５３に沿って走行レール５５が移動することによって伸縮風管５０が伸縮できるようになっている。
しかし、かかる伸縮風管を備えた換気装置には、以下の問題点があった。
【０００８】
（１）  ワイヤーロープ５６で伸縮風管５０を伸長させるために、伸縮風管５０の先端の１点をワイヤーロープ５６で牽引する。そのため、伸縮風管５０を構成する布地に作用する張力が大きく、１点での緊張力で伸縮風管を真っ直ぐ緊張させるには大きな張力が必要となり、その張力に耐えられる布地を丈夫なものにする必要があり、伸縮風管５０が重くなっていたばかりでなく、伸縮風管全体に緊張力を伝えるため先端に鋼製の風管を取付る必要があり、これも重量を増加させるばかりでなくコスト増大の要因であった。
（２）  伸縮風管５０の伸縮は、伸縮方向に沿って張られたワイヤーロープ５６を電動ウインチ５７で牽引することによる。そのため、伸縮風管５０を十分に伸長するためには、十分に強い力でワイヤーロープ５６を牽引する必要があり、電動ウインチ５７やワイヤーロープ５６等の牽引装置が大掛かりで複雑なものとなり、製作コストも高いものとなっていた。
【０００９】
（３）  伸縮風管５０は、例えば１０〜１００ｍの長さであり、掘削工事の作業の進展に応じて延長又は撤去が必要になる。しかし、伸縮風管５０を延長するためには、吊具５２を取り付ける金具をトンネルの壁面５１に溶接する溶接工事が必要であり、撤去には溶接した金具を切断してトンネルの壁面５１を平らに均す作業が必要であり、延長と撤去に手間と時間がかかる。
【００１０】
（４）  伸縮風管５０の延長又は撤去により、ワイヤーロープ５６の長さを変更する必要がある。またワイヤーロープ５６の長さにより、伸縮風管５０の伸縮に要する時間が変化し、１００ｍの長さの場合には、１０ｍの長さの場合より１０倍の時間を要する。
【００１１】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、（１）構成要素の１つである布地に作用する張力が小さく、薄く軽い布地を用いることができ、（２）電動ウインチ、ワイヤーロープ等の大掛かりで重い牽引装置を用いることなく、単純かつ軽量な機構で伸縮させることができ、（３）敷設又は撤去に必要な作業が少なく、作業効率が高く、（４）伸縮風管を延長又は撤去した場合でも、その伸縮時間を一定に維持することができる伸縮風管を備えた換気装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、トンネルの長手方向に伸縮可能であり、前端と後端が開口した中空円環形状の伸縮風管と、
伸縮風管の外周に、前記長手方向に沿って所定の伸張間隔で固定された複数の円形リングと、
円形リングを前記長手方向に移動可能に吊下げる吊下げ装置と、
円形リングに前記長手方向に沿って前記伸張間隔で固定され、前端が閉じた複数の伸縮ホースと、
伸縮ホースの後端に連結されその内側に加圧空気を供給又は排気可能な空圧装置とを備え、
伸縮ホースに加圧空気を供給して伸縮ホースを伸張させて、複数の円形リングを伸張間隔で位置決めして伸縮風管を伸張させる、ことを特徴とする伸縮風管を備えた換気装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
上記本発明によれば、伸縮ホースに加圧空気を供給して伸縮ホースを伸張させることにより、複数の円形リングが所定の伸張間隔で位置決めされ、円形リングに固定された伸縮風管を伸張させることができる。
また、伸縮風管の後端に連結されその内面を通して前端から空気を吸引する送風機を備えることにより、逆に伸縮ホース内の加圧空気を排気し、送風機による吸引空気流により、伸縮風管を短縮させることができる。
従って、電動ウインチ、ワイヤーロープ等の大掛かりで重い牽引装置を用いることなく、単純かつ軽量な機構で伸縮させることができる。
【００１４】
また、円形リングに固定された伸縮ホースの間隔は、伸縮風管の外周に固定された円形リングの伸張間隔に等しいので、伸縮ホースが伸張し、伸縮風管に固定された円形リングが伸張間隔で伸びても、伸縮風管に大きな張力は作用しない。
また、本発明では伸縮風管を伸張させるのに円周方向の複数の点（例えば３点）で均一に張力が働くため、伸縮風管全体を真っ直ぐに伸張させることができる。
従って、本発明において伸縮風管には、その伸縮の際に、伸縮風管を構成する布地に大きな張力は作用しない。従って、伸縮風管を構成する布地には、薄く軽い布地を用いることができる。
【００１５】
また、電動ウインチ、ワイヤーロープ等の大掛かりで重い牽引装置を用いないので、伸縮風管の延長又は短縮が容易であり、敷設又は撤去に必要な作業が少なく、製作コストも安く、作業効率が高い。
特に、後述する実施形態のように、トンネルの内壁を構成する支保工に脱着可能な磁石と、磁石から水平に吊下げられトンネルの長手方向に延びる水平レールと、各円形リングの上端部を吊下げ、水平レールに沿って移動可能な複数のハンガーと、を備える構成により、従来の金具溶接、金具切断、壁面のグラインダかけ、等の作業が不要となる。
【００１６】
また、伸縮風管を延長又は撤去した場合でも、伸縮ホースに固定された円形リングの伸張間隔が変化せず、伸縮ホースを伸張又は吸引空気流により円形リングの間隔を伸張間隔とその短縮間隔との間を移動させる時間はほとんど変化せず、その伸縮時間をほぼ一定に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】特許文献２に開示された伸縮風管を備えた換気装置の模式図である。
【図２】本発明の換気装置の使用状態を示す図である。
【図３】本発明の換気装置の全体構成図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】本発明の換気装置の作動説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１９】
図２は、本発明の換気装置の使用状態を示す図であり、（Ａ）はトンネルの切羽面側から見た図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。
この図において、１はトンネルの切羽面、２はトンネルの内壁、３は支保工、４はトンネルの床面、５は清浄空気を切羽面近傍に導入する送風管である。
【００２０】
図３は、本発明の換気装置の全体構成図であり、図４は、図３のＡ−Ａ断面図であり、図５は図３のＢ−Ｂ断面図である。
【００２１】
図２〜図５において、本発明の換気装置１０は、伸縮風管１２、複数の円形リング１４、吊下げ装置１６、複数の伸縮ホース１８、送風機２０、及び空圧装置２２を備える。
【００２２】
伸縮風管１２は、トンネルの長手方向に伸縮可能であり、前端（図３で右端）と後端（図３で左端）が開口した中空円環形状をしている。伸縮風管１２の直径は例えば１５００ｍｍである。
伸縮風管１２は、可撓性がある筒状の布からなる。布は、両端が開口した筒状である。また、伸縮風管１２の長軸方向に間隔をあけて円形リング１４を固定する連結帯（図示せず）が備えられている。
【００２３】
後述するように、本発明において伸縮風管１２には、その伸縮の際に、伸縮風管１２を構成する布地に張力は実質的に作用しない。従って、伸縮風管１２を構成する布地には、薄く軽い布地を用いることができる。
例えば、伸縮風管１２に作用する内外の圧力差は、５０〜６０ｍｍＡｑであり、この圧力差に耐える限りで、薄い布地を用いることができる。
【００２４】
伸縮風管１２の連結帯は、円形リング１４が挿入される部位の布が２重になったものであり、布固定部位の伸縮風管１２の短軸方向における円周に沿って延びている。そして、円形リング１４を通すために外部に開放した挿入口が、連結帯上に数か所設けられている。
なお連結帯は、この構成に限定されず、バンドやリングでもよい。すなわち、バンドやリングを布の外側に縫い付け、それらに円形リング１４を通しても良い。
また、伸縮風管１２は、長軸方向に複数分割し、使用時にそれらをファスナーで連結することが好ましい。
【００２５】
複数の円形リング１４は、伸縮風管１２の外周に、長手方向に沿って所定の伸張間隔Ｌ１で固定されている。伸張間隔Ｌ１は、例えば３００〜５００ｍｍである。
【００２６】
円形リング１４は、２つ以上に分割可能なリング状のパイプ１４ａと、２本のパイプ１４ａの内孔に挿入してパイプ１４ａを連結する差込ジョイント１４ｂとを備えている。
この例においては、３つのパイプ１４ａと３つの差込ジョイント１４ｂから１つの円形リング１４が構成されている。
円形リング１４は、例えば直径１５ｍｍ程度のアルミパイプからなる。しかし、十分な強度があり、軽量な素材であればその他の部材、例えば金属、プラスチックのリングでもよい。
【００２７】
各円形リング１４は、その外側に周方向等間隔に伸縮ホース１８を固定する複数のホース固定器具１５を有する。
ホース固定器具１５は、二つに分割されたリングの一端が互いに回転可能に結合しており、一方のリングを開くことにより、伸縮ホース１８を取り付けることができるようになっている。
ホース固定器具１５は、例えば金属、プラスチックからなる。
【００２８】
吊下げ装置１６は、円形リング１４をトンネルの長手方向に移動可能に吊下げる。
この例で、吊下げ装置１６は、複数の磁石２３、水平レール２４、及び複数のハンガー２５を備える。
【００２９】
複数の磁石２３は、トンネルの内壁を構成する支保工３に脱着可能になっている。
これにより、トンネルの支保工に密着でき、安定して水平レール２４を支えることができ、かつ、水平レール２４の脱着を容易にすることができる。
【００３０】
水平レール２４は、複数の磁石２３から水平に吊下げられ、トンネルの長手方向に延びる。
水平レール２４は、伸縮風管１２の長軸方向に沿って延び、複数の磁石２３を介してトンネルの壁面に吊り下げられている。
【００３１】
複数のハンガー２５は、各円形リング１４の上端部を吊下げ、水平レール２４に沿って移動可能になっている。
ハンガー２５は、水平レール２４を走行する複数の車輪を有しており、この車輪の転動によりわずかな抵抗で水平レール２４に沿って移動することができる。
【００３２】
複数の伸縮ホース１８は、円形リング１４に伸縮風管１２と同じ伸張間隔Ｌ１で固定され、前端が閉じている。
伸縮ホース１８は、３〜６ｋｇ／ｃｍ２程度の空気圧に耐える、好ましくは消防ホースであるのがよい。なお同程度の空気圧に耐えられ、軽量で可撓性のあるホースであれば、どのようなホースでもよい。
このように、伸縮ホース１８が伸縮風管１２と同じ伸張間隔Ｌ１で円形リング１４に固定されているので、伸縮ホース１８が延びるに従い、伸縮ホース１８が直接円形リング１４の間隔を広げる。それにより、伸縮風管１２の布には張力がかからず、さらに、各円形リング１４に作用する力はほぼ均一のまま伸縮風管１２を伸展させることができる。
【００３３】
送風機２０は、伸縮風管１２の後端に連結されその内面を通して前端から空気を吸引する。
送風機２０は、好ましくは集塵機付きの送風機であり、切羽面１で発生した粉塵を含む汚染空気を伸縮風管１２を通して吸引し、粉塵を除去するようになっている。
送風機２０（集塵機付きの送風機）は、トラック等に搭載され、自走できるようになっていることが好ましい。
【００３４】
空圧装置２２は、伸縮ホース１８の後端に連結されその内側に加圧空気を供給又は排気可能に構成されている。加圧空気は、３〜６ｋｇ／ｃｍ２の空気圧である。
図５に示すように、空圧装置２２は、複数の伸縮ホース１８を連通させる均圧ホース２６と、均圧ホース２６に加圧空気を供給する供給弁２７と、均圧ホース２６から加圧空気を排気する排気弁２８とを備える。供給弁２７と排気弁２８は、電磁弁であるのが好ましい。
供給弁２７には図示しない空圧源から加圧空気が供給されている。
この構造により、複数の伸縮ホース１８内の圧力を常に同一にすることができ、複数の伸縮ホース１８を同期させて伸縮させ、同じペースで膨張させることができ、円形リング１４が傾かず、吊下げ装置１６をスムースに移動して、伸縮風管１２を伸長させることができる。
【００３５】
上述した伸縮風管１２の長軸方向の長さは、例えば１０ｍを１ユニットとして、実際に使用するにはこれを５〜１０本のユニットを接続して使用する。この場合、伸縮ホース１８で伸縮させる必要があるのは３本（３０ｍ）程度であり、他の伸縮風管１２は伸ばした状態で使用するのがよい。
この場合、延びた状態で使用する伸縮風管１２には伸縮ホース１８を取り付けず、均圧ホース２６と伸縮ホース１８の間にその間を連通させる軽量のパイプ（例えば塩ビパイプ）を取り付けるのが望ましい。
この構成により、圧力空気が漏れるおそれが無く、かつコストを低減することができる。
【００３６】
図６は、本発明の換気装置の作動説明図である。この図において、（Ａ）は伸縮風管１２を収縮させた状態、（Ｂ）は伸縮風管１２を伸長させた状態を示している。
【００３７】
図６（Ａ）に示すように、伸縮ホース１８内の加圧空気を排気した状態では、伸縮ホース１８は隣接する２つの円形リング１４の間で垂れ下がった形態となり、円形リング１４の短縮間隔Ｌ０は、例えば、円形リング１４に固定された伸縮ホース１８の伸張間隔Ｌ１の１／３〜１／２程度の長さに縮んでいる。
この状態において、送風機２０は、停止していても稼動していてもよい。
【００３８】
図６（Ａ）の状態において、伸縮ホース１８に加圧空気を供給して伸縮ホース１８を伸張させることにより、図６（Ｂ）に示すように、複数の円形リング１４が伸張間隔Ｌ１で位置決めされ、円形リング１４に固定された伸縮風管１２を伸張させることができる。
【００３９】
また、逆に図６（Ｂ）の状態において、伸縮ホース１８内の加圧空気を排気することにより、送風機２０による吸引空気流により、伸縮風管１２を短縮させることができる。
従って、電動ウインチ、ワイヤーロープ等の大掛かりで重い牽引装置を用いることなく、単純かつ軽量な機構で伸縮させることができる。
【００４０】
また、円形リング１４に固定された伸縮ホース１８の伸張間隔Ｌ１は、伸縮風管１２の外周に固定された円形リング１４の伸張間隔Ｌ１に等しいので、伸縮ホース１８が伸張し、伸縮風管１２に固定された円形リング１４が伸張間隔Ｌ１で伸びても、伸縮風管１２に大きな張力は作用しない。
また、本発明では伸縮風管１２を伸張させるのに円周方向の複数の点（例えば３点）で均一に張力が働くため、伸縮風管１２全体を真っ直ぐに伸張させることができる。
従って、本発明において伸縮風管１２には、その伸縮の際に、伸縮風管１２を構成する布地に大きな張力は作用しない。従って、伸縮風管１２を構成する布地には、薄く軽い布地を用いることができる。
【００４１】
また、電動ウインチ、ワイヤーロープ等の大掛かりで重い牽引装置を用いないので、伸縮風管１２の延長又は短縮が容易であり、敷設又は撤去に必要な作業が少なく、製作コストも安く、作業効率が高い。
特に、トンネルの内壁２を構成する支保工３に脱着可能な磁石２３、水平レール２４、及びハンガー２５を備える構成により、従来の金具溶接、金具切断、壁面のグラインダかけ、等の作業が不要となる。
【００４２】
また、伸縮風管１２を延長又は撤去した場合でも、伸縮ホース１８に固定された円形リング１４の伸張間隔Ｌ１が変化せず、伸縮ホース１８を伸張又は吸引空気流により円形リング１４の間隔を伸張間隔Ｌ１とその短縮間隔Ｌ０との間を移動させる時間はほとんど変化せず、その伸縮時間をほぼ一定に維持することができる。
【００４３】
なお本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４４】
１  トンネルの切羽面、２  トンネルの内壁、３  支保工、
４  トンネルの床面、５  送風管、
１０  換気装置、１２  伸縮風管、１４  円形リング、
１４ａ  パイプ、１４ｂ  差込ジョイント、
１５  ホース固定器具、１６  吊下げ装置、
１８  伸縮ホース、２０  送風機（集塵機付きの送風機）、
２２  空圧装置、２３  磁石、２４  水平レール、２５  ハンガー、
２６  均圧ホース、２７  供給弁、２８  排気弁、
【図１】
2013079500.tif 000003
【図２】
2013079500.tif 000004
【図３】
2013079500.tif 000005
【図４】
2013079500.tif 000006
【図５】
2013079500.tif 000007
【図６】
2013079500.tif 000008