JP2000314299A - Tunnel cooling system - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル内を冷却
するためのトンネルの冷却システムに関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tunnel cooling system for cooling the inside of a tunnel.
【０００２】[0002]
【従来の技術】シールドトンネル掘削工事等においては
大容量の電動機の稼働による発熱などがもとになって坑
内温度が上昇（４０℃に達する場合もある）し、坑内作
業環境を悪化させてしまうという問題がある。トンネル
内の気温を低下させるための従来の方法としては、例え
ば、坑内換気風量を増加させる（場合によっては能力の
高い換気設備を新たに設置する）といった方法や、トン
ネル内で（主に局所的に）クーラーを使用するといった
方法がある。2. Description of the Related Art In a shield tunnel excavation work or the like, the temperature of a mine rises (sometimes reaches 40.degree. C.) due to the heat generated by the operation of a large-capacity electric motor, thereby deteriorating the working environment in the mine. There is a problem. Conventional methods for lowering the air temperature in the tunnel include, for example, increasing the ventilation air volume in the mine (in some cases, installing new ventilation equipment with high capacity), 2) Use a cooler.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
トンネルの温度低下方法では、大がかりな換気設備が
必要でコストアップを伴うといった問題や、換気風量
を増やしてもトンネル内を外気温以下にすることは不可
能であるため、例えば夏場の日中等においてはトンネル
内の冷却効果が得られない場合があるといった問題があ
った。However, the conventional method of lowering the temperature of a tunnel requires a large-scale ventilation facility and increases the cost, and the temperature inside the tunnel is kept below the outside temperature even if the ventilation air volume is increased. However, there is a problem that the cooling effect in the tunnel may not be obtained during the daytime in summer, for example.
【０００４】そこで、本発明の目的は、低コストで実現
できるとともに、外気温によらずトンネル内を冷却可能
なトンネルの冷却システムを提供することにある。An object of the present invention is to provide a tunnel cooling system which can be realized at low cost and can cool the inside of the tunnel regardless of the outside air temperature.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決すべく
請求項１記載の発明は、トンネルの冷却システムであっ
て、内部に冷媒流体が流されるとともに、通過する空気
の熱を前記冷媒流体へと伝達する熱伝導体（例えば通水
管２）を有するラジエータ（１）と、空気をトンネル
（３０）内に送気するための送気手段（１０）とを備
え、前記ラジエータを通過することにより冷却された空
気を前記送気手段によりトンネル内に送気することを特
徴としている。In order to solve the above-mentioned problems, an invention according to claim 1 is a cooling system for a tunnel, in which a refrigerant fluid is caused to flow inside and a heat of the passing air is reduced by the refrigerant fluid. A radiator (1) having a heat conductor (e.g., water pipe 2) for transmitting air to the radiator, and an air supply means (10) for supplying air into the tunnel (30). The air cooled by is supplied into the tunnel by the air supply means.
【０００６】車両用等に用いられるラジエータは、通常
その中の高温水を外気で冷やす目的で使用されている。
この原理は、周知のように、熱伝導性の容器内に高温水
を流した状態で該容器の外面に外気を触れさせることに
より、容器を熱伝導体として高温水が持つ熱エネルギー
が外気へと伝達され、外気が昇温する代わりに高温水が
冷却されるものである。本発明にかかるトンネルの冷却
システムでは、この原理を逆の発想で利用し、ラジエー
タの熱伝導性の容器内に冷水等の冷媒流体を流した状態
で、外気を該容器の外面に触れさせて通過させることに
より、容器を熱伝導体として外気が持つ熱エネルギーを
冷媒流体へと伝達させ、冷媒流体を昇温させる代わりに
外気を冷却させるものである。A radiator used for a vehicle or the like is usually used for cooling high-temperature water therein with outside air.
The principle is that, as is well known, the heat energy of high-temperature water is transferred to the outside air by using the container as a heat conductor by contacting the outside air with the high-temperature water flowing into the heat-conductive container. Is transmitted, and the high-temperature water is cooled instead of increasing the temperature of the outside air. In the cooling system of the tunnel according to the present invention, utilizing this principle in a reverse way, in a state in which a refrigerant fluid such as cold water is flowing in a heat conductive container of a radiator, the outside air is brought into contact with the outer surface of the container. By passing the heat, the heat energy of the outside air is transmitted to the refrigerant fluid by using the container as a heat conductor, and the outside air is cooled instead of raising the temperature of the refrigerant fluid.
【０００７】請求項１記載の発明によれば、ラジエータ
により熱交換を行うことにより空気を冷却し、この空気
を送気手段によりトンネル内に送気することによりトン
ネル内を冷却することができる。また、冷却された空気
を送気するので、換気量を低減することができるため、
大がかりな換気設備を用いる場合などに較べて低コスト
で実現できる。さらに、トンネル内への送気を外気温よ
りも低い温度にすることができるので、たとえ外気温が
高い夏の日中などであっても、トンネル内温度を低下さ
せることができる。According to the first aspect of the present invention, the air can be cooled by performing heat exchange with the radiator, and the inside of the tunnel can be cooled by supplying the air into the tunnel by the air supply means. In addition, because it sends the cooled air, the ventilation volume can be reduced,
This can be realized at a lower cost than when using large-scale ventilation equipment. Further, since the air supply into the tunnel can be made lower than the outside air temperature, the temperature inside the tunnel can be reduced even in the summer day when the outside air temperature is high.
【０００８】冷媒流体としては、例えば、地下水を用い
ることが挙げられ、この場合、年中を通して、ほぼ一定
の温度の冷媒流体が得られるといった利点や、低コスト
で利用できるといった利点が得られる。As the refrigerant fluid, for example, groundwater can be used. In this case, an advantage that a refrigerant fluid having a substantially constant temperature can be obtained throughout the year and an advantage that it can be used at low cost can be obtained.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る実施の形態
例を図１に基づいて説明する。図１は本発明に係るトン
ネルの冷却システムを説明するための図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a view for explaining a tunnel cooling system according to the present invention.
【００１０】本発明に係るトンネルの冷却システムは、
熱交換により外気を冷却するラジエータ１と、冷却され
た外気をトンネル内に送気する送気手段１０とを備え、
ラジエータ１により温度を低下させた空気をトンネル３
０内に送気することによりトンネル３０内の温度を低下
させることを主な特徴としている。A cooling system for a tunnel according to the present invention comprises:
A radiator 1 for cooling the outside air by heat exchange, and an air supply means 10 for sending the cooled outside air into the tunnel;
The air whose temperature has been reduced by the radiator 1 is passed through the tunnel 3
The main feature is that the temperature inside the tunnel 30 is reduced by sending air into the inside of the tunnel 30.
【００１１】ラジエーター１は、図１に示されるように
熱伝導性の良好な材質からなる通水管（熱伝導体）２
と、通水管２をほぼ収容する筐体３を備えている。通水
管２は、その表面積を大きくするために同図に示される
ように蛇行した形状となっている。この通水管２は、冷
却水入口２ａから冷却水（冷媒流体）が供給されるよう
になっており、この冷却水は通水管２内を蛇行して通過
した後、通水管２の冷却水出口２ｂから排出・廃棄され
るようになっている。ここで、冷却水としては、例えば
冷たい地下水が用いられる。As shown in FIG. 1, the radiator 1 has a water pipe (heat conductor) 2 made of a material having good heat conductivity.
And a housing 3 for substantially housing the water pipe 2. The water pipe 2 has a meandering shape as shown in the figure to increase its surface area. The water pipe 2 is supplied with cooling water (refrigerant fluid) from a cooling water inlet 2a. The cooling water meanders through the water pipe 2 and then passes through the cooling water outlet of the water pipe 2. 2b is discharged and discarded. Here, for example, cold groundwater is used as the cooling water.
【００１２】また、筐体３の一端側は開口部３ａとなっ
ており、この開口部３ａは外気の取り込み口となってい
る。筐体３の前記一端側の逆側は漏斗状の形状の漏斗状
部３ｂとなっており、この漏斗状部３ｂの先端部におい
て連接配管５を介して送気手段１０と連接されている。An opening 3a is formed at one end of the housing 3, and the opening 3a serves as an outside air intake. The opposite side of the one end side of the housing 3 is a funnel-shaped portion 3b having a funnel shape, and is connected to the air supply means 10 via a connection pipe 5 at a distal end portion of the funnel-shaped portion 3b.
【００１３】送気手段１０は、ラジエータ１により冷却
された冷風をトンネル内へと送気するための送風機１１
と、送風機１１による送気をトンネル内へと導く送気ダ
クト１２とを備えている。この送気ダクト１２の先端
は、例えば、トンネル３０の切羽３０ａ付近まで延長さ
れている。An air supply means 10 is an air blower 11 for blowing the cool air cooled by the radiator 1 into the tunnel.
And an air supply duct 12 for guiding air supply by the blower 11 into the tunnel. The tip of the air supply duct 12 is extended to, for example, the vicinity of the face 30 a of the tunnel 30.
【００１４】このように構成されたトンネルの冷却シス
テムによるトンネルの冷却方法について、以下に説明す
る。先ず、ラジエータ１の通水管２の冷却水入口２ａか
ら冷却水を供給し、通水管２内に冷却水を流した状態
で、送気手段１０の送風機１１を稼働させる。すると、
ラジエータ１の筐体３の開口部３ａから取り込まれた外
気が筐体３内を図１の左側から右側に向けて流れ、連接
配管５、送風機１１、送気ダクト１２を通過してトンネ
ル３０の内部へと送気される。A method for cooling a tunnel by the cooling system for a tunnel configured as described above will be described below. First, the cooling water is supplied from the cooling water inlet 2a of the water pipe 2 of the radiator 1, and the blower 11 of the air supply means 10 is operated with the cooling water flowing in the water pipe 2. Then
The outside air taken in from the opening 3a of the casing 3 of the radiator 1 flows in the casing 3 from the left side to the right side in FIG. 1, passes through the connecting pipe 5, the blower 11, and the air duct 12 to form the tunnel 30. Air is sent inside.
【００１５】このとき、通水管２の内部には冷たい冷却
水が流れており、しかも、通水管２は熱伝導性が良好な
材質からなっているため、通水管２が熱交換の媒体とな
って通水管２の内部の冷却水と、通水管２の周囲を流れ
る空気との間で熱交換が行われる。その結果、通水管２
の内部の冷却水が昇温されるかわりに通水管２の周囲の
空気が冷却されるので、ラジエータ１の通水管２よりも
下流側では冷却された冷たい空気が流れることになる。
よって、送気手段１０の送風機１１により付勢されて送
気ダクト１２を介してトンネル３０の内部に冷風を送る
ことができ、トンネル３０内の温度を低下させることが
できる。At this time, since the cooling water is flowing inside the water pipe 2 and the water pipe 2 is made of a material having good heat conductivity, the water pipe 2 is a medium for heat exchange. Thus, heat exchange is performed between the cooling water inside the water pipe 2 and the air flowing around the water pipe 2. As a result, the water pipe 2
Instead of raising the temperature of the cooling water inside, the air around the water pipe 2 is cooled, so that the cooled cold air flows downstream of the water pipe 2 of the radiator 1.
Therefore, the cool air can be sent to the inside of the tunnel 30 via the air supply duct 12 by being urged by the blower 11 of the air supply means 10, and the temperature in the tunnel 30 can be reduced.
【００１６】また、図１に矢印で示されるように、送気
ダクト１２を通してトンネル３０の先端付近まで冷気が
送られると、この冷気に押し出される形でトンネル内に
滞留していた温かい空気がトンネル３０の出口３０ｂま
で排出される。つまりトンネル３０内を冷却すると同時
に、トンネル３０内を新鮮な外気により換気することが
できる。As shown by arrows in FIG. 1, when cool air is sent to the vicinity of the tip of the tunnel 30 through the air supply duct 12, the warm air that has been retained in the tunnel by being pushed out by the cool air is released. It is discharged to the outlet 30b of 30. That is, the inside of the tunnel 30 can be ventilated with fresh outside air at the same time as the inside of the tunnel 30 is cooled.
【００１７】ここで、本発明に係るトンネルの冷却シス
テムを、実際に工事中のトンネルにおいて使用した際の
工事環境概要、システム諸元およびそのデータの一例を
示す。Here, an outline of a construction environment, an example of system specifications, and an example of data thereof when the cooling system for a tunnel according to the present invention is actually used in a tunnel under construction are shown.
【００１８】 ＜工事環境概要＞ 工法 ：泥土圧式シールド工法 使用機械 ：岩盤対応シールド機（掘削外径φ２１３０ｍｍ）等 施工延長 ：１１４３ｍ 送気ダクト径：φ３００ｍｍ<Outline of construction environment> Construction method: mud pressure shield method Machine used: shield machine for rock (excavation outer diameter φ2130mm), etc. Construction extension: 1143m Air supply duct diameter: φ300mm
【００１９】＜システム諸元および実測データ例＞ ラジエータ：１１トンダンプトラック搭載用ラジエータ ラジエータ冷却水 水量 ：１５．６ ｌ／ｍｉｎ 供給前水温：１８．５℃ 使用後水温：２１．０℃ 送気 送気量 ：２０ｍ3／ｍｉｎ 外気温 ：２８．５℃ 通過後気温：２４．５℃ （送気温度低下 ４℃）<System Specifications and Example of Actual Measurement Data> Radiator: Radiator for mounting 11 ton dump truck Radiator cooling water Water volume: 15.6 l / min Water temperature before supply: 18.5 ° C Water temperature after use: 21.0 ° C Air volume: 20 m 3 / min Outside air temperature: 28.5 ° C. Air temperature after passing: 24.5 ° C. (air temperature drop 4 ° C.)
【００２０】また、一般にトンネル内での発熱の大きい
機械類の使用により、温度上昇した空気を冷気により管
理温度まで下げるための所要換気量Ｑは、 Ｗ：機械類の動力 （ｋＷ） θt：トンネル内の管理温度 （℃） θ0：送気温度 （℃） φ：動力Ｗのうち熱として空気に伝わる比率 とすると、次式で求めることができる。 Ｑ＝５０Ｗ・φ／（θt−θ0）In general, the use of machinery that generates a large amount of heat in the tunnel causes the required ventilation volume Q for lowering the temperature-raised air to the control temperature with cool air. W: Power of machinery (kW) θ t : Control temperature in tunnel (° C) θ 0 : Air supply temperature (° C) φ: Ratio of power W transmitted to air as heat can be obtained by the following equation. Q = 50W · φ / (θ t -θ 0 )
【００２１】上式に基づくと、例えばトンネル内の管理
温度を３２℃として送気温度を３０℃から２６℃に冷却
した場合、所要換気量Ｑは１／３に低減することができ
る。つまり、本発明に係るトンネルの冷却システムを用
いると、送気温度を低下させることができるので、所望
の管理温度にするための換気量を低減することができ
る。また、これにより、多大な換気設備を設置する必要
等もなくなり、コストの低減が可能となる。According to the above equation, for example, when the management temperature in the tunnel is 32 ° C. and the air supply temperature is cooled from 30 ° C. to 26 ° C., the required ventilation volume Q can be reduced to ３. In other words, when the cooling system for a tunnel according to the present invention is used, the air supply temperature can be reduced, so that the amount of ventilation for achieving a desired management temperature can be reduced. This also eliminates the necessity of installing a large amount of ventilation equipment, and enables cost reduction.
【００２２】このように、本発明に係る実施の形態例に
よれば、内部に冷媒流体を流したラジエータ１を通過さ
せることにより空気の温度を低下させることができ、こ
の空気をトンネル３０内に送気することにより、トンネ
ル３０内を冷却することができる。さらに、トンネル３
０内への送気を外気温よりも低い温度にすることができ
るので、たとえ外気温が高い夏の日中などであっても、
トンネル内温度を低下させることができる。また、換気
量を低減できるので大がかりな換気設備を用いる場合な
どに較べて低コストで実現できる。As described above, according to the embodiment of the present invention, the temperature of the air can be reduced by passing the radiator 1 through which the refrigerant fluid flows, and this air is introduced into the tunnel 30. By sending air, the inside of the tunnel 30 can be cooled. In addition, tunnel 3
Since the air supply to the inside of 0 can be made lower than the outside temperature, even if the outside temperature is high during the summer day,
The temperature in the tunnel can be reduced. Further, since the amount of ventilation can be reduced, it can be realized at a lower cost as compared with a case where a large-scale ventilation facility is used.
【００２３】なお、上記の実施の形態例では、冷媒流体
として冷却水を用いたが、その他の流体であっても良
い。また、冷媒流体として冷却水を用いる場合として地
下水を用いる場合を例示したが、地下水である必然性は
ない。また、使用した冷却水を廃棄する構成としたが、
冷却水を循環させて再冷却する構成としても良い。さら
に、例えば、送気ダクト１２の長手方向に沿って、複数
の冷気の吹き出し口を設けて、複数ポイントを冷却する
ように構成しても良い。また、ラジエータ１として、水
路を管としたものを例示したが、空気の通路が管となっ
たものであっても良く、空気の熱を、熱伝導体を介して
冷却水に伝達する代わりに空気を冷却できるものであれ
ば良い。In the above embodiment, cooling water is used as the refrigerant fluid, but other fluids may be used. Also, the case where groundwater is used as an example of the case where cooling water is used as the refrigerant fluid has been described, but it is not necessary that the groundwater is used. In addition, it was configured to discard the used cooling water,
The cooling water may be circulated for re-cooling. Further, for example, a plurality of cool air outlets may be provided along the longitudinal direction of the air supply duct 12 to cool a plurality of points. Further, although the radiator 1 is described as having a water channel as a tube, the air channel may be a tube, instead of transmitting the heat of air to the cooling water via a heat conductor. Anything can be used as long as it can cool air.
【００２４】[0024]
【発明の効果】請求項１記載の発明に係るトンネルの冷
却システムによれば、ラジエータにより熱交換を行うこ
とにより空気の温度を低下させることができ、送気手段
によりこの空気をトンネル内に送気することにより、ト
ンネル内を冷却することができる。さらに、トンネル内
への送気を外気温よりも低い温度にすることができるの
で、たとえ外気温が高い夏の日中などであっても、トン
ネル内温度を低下させることができる。また、大がかり
な換気設備を用いる場合などに較べて低コストで実現で
きる。According to the cooling system for a tunnel according to the first aspect of the present invention, the temperature of the air can be reduced by performing heat exchange with the radiator, and the air is sent into the tunnel by the air supply means. By taking care, the inside of the tunnel can be cooled. Further, since the air supply into the tunnel can be made lower than the outside air temperature, the temperature inside the tunnel can be lowered even in the summer day when the outside air temperature is high. Further, the present invention can be realized at lower cost as compared with a case where a large-scale ventilation facility is used.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】本発明に係るトンネルの冷却システムを説明す
るための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining a tunnel cooling system according to the present invention.
１ ラジエーター ２ 通水管（熱伝導体） １０ 送気手段 ３０ トンネル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Radiator 2 Water pipe (heat conductor) 10 Air supply means 30 Tunnel
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森屋 尚晃 東京都千代田区富士見二丁目10番26号 前 田建設工業株式会社内 (72)発明者 田辺 秀雄 東京都千代田区富士見二丁目10番26号 前 田建設工業株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Moriya Naoaki 2-10-26 Fujimi, Chiyoda-ku, Tokyo Maeda Construction Industries Co., Ltd. (72) Inventor Hideo Tanabe 2- 10-26 Fujimi, Chiyoda-ku, Tokyo No.Maeda Construction Industry Co., Ltd.
Claims (1)
過する空気の熱を前記冷媒流体へと伝達する熱伝導体を
有するラジエータと、 空気をトンネル内に送気するための送気手段とを備え、 前記ラジエータを通過することにより冷却された空気を
前記送気手段によりトンネル内に送気することを特徴と
するトンネルの冷却システム。1. A radiator having a heat conductor through which a refrigerant fluid flows and transmitting heat of passing air to the refrigerant fluid, and air supply means for supplying air into the tunnel. A cooling system for a tunnel, wherein air cooled by passing through the radiator is sent into the tunnel by the air sending means.
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| JP11122797A JP2000314299A (en) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | Tunnel cooling system |
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| JP11122797A JP2000314299A (en) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | Tunnel cooling system |
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