JP7431055B2 - トンネル防災設備 - Google Patents

Description

本発明は、車輌が通過するトンネル等に設置される、水噴霧ヘッドを備えたトンネル防災設備に関するものである。

大規模なトンネルには水噴霧設備が、トンネル防災設備として設けられている。水噴霧設備は、トンネル内で発生した火災に対し水噴霧ヘッドから霧状の水を吹き付け、冷却することで火勢を抑制し、延焼を防ぐ。トンネル防災設備における水噴霧設備は、配管が充水されない乾式であり、水噴霧ヘッドは火災が発生していない通常時にも開放されている開放型である。そのため、水噴霧ヘッドの水噴霧口から虫や塵埃が入る可能性があった。水噴霧口からの虫や塵埃の流入防止に効果がある対策として、噴霧口に防塵キャップを装着するようにしたものがある。

防塵キャップは、水噴霧ヘッドの噴霧口に取り付けられ、噴霧時に水の圧力によって自動的に外れる。しかし、水噴霧設備が作動して噴霧が行われた後に防塵キャップを元に戻すためには、人手による取り付け作業が必要である。水噴霧ヘッドはトンネル内に多数設けられるため、取り付け作業には多大な労力と時間を要する。噴霧は火災時だけでなく、点検時にも行われる。点検時の水噴霧ヘッドの取り付け作業の際には、車の通行止めや、通行規制を要する場合もある。通行止めや通行規制は早期に終了させる必要がある。また、水噴霧設備の設置時にも点検が行われ、この際にも防塵キャップの人手による取り付け作業が必要である。

特開２００７－２６７７６４号公報 特開２０１５－００６５７８号公報

特許文献１には、防塵キャップを備えた水噴霧ヘッドが記載されている。また、特許文献２には、放水時に水圧により防塵キャップを移動して噴霧口を開放し、放水停止時にはコイルバネの付勢により自動的に防塵キャップを戻して噴霧口を閉鎖する噴霧ノズルが記載されている。しかし、何れの技術においても、噴霧ノズルの各々に防塵キャップを設ける必要があり、多数ある噴霧キャップの封止状況を点検する必要もあった。特に、特許文献２の技術では、コイルバネを含めた複雑な構造を各々の噴霧口に設ける必要があり、製造や点検のために高コストを要する。

本発明は上記の防塵キャップの問題を解決しつつ、水噴霧ヘッドの噴霧口から虫や塵埃、排気ガスが入らないトンネル防災設備を提供することを課題とする。

（１）本発明は、水を供給するポンプと、前記ポンプに水供給管を介して接続された水噴霧ヘッドと、前記水供給管の途中に設けられた自動弁と、を備えたトンネル防災設備において、気体を送出する気体供給源と、前記気体を送る気体供給管とを設け、水を噴霧しない時に、前記気体供給源から前記気体供給管を介して前記水噴霧ヘッドに前記気体を供給し、前記水噴霧ヘッドから前記気体を放出することを特徴とするトンネル防災設備である。

（２）また、本発明は、前記気体供給管は、トンネルに沿って前記気体を送る気体本管を含むことを特徴とする（１）のトンネル防災設備である。

（３）また、本発明は、トンネル内に複数の区画設備を設け、前記区画設備の各々は、前記気体供給源と、複数の前記水噴霧ヘッドを備えたことを特徴とする（１）のトンネル防災設備である。

（４）また、本発明は、前記水供給管は、前記水噴霧ヘッドが接続された枝管を含み、前記枝管は、水噴霧時に水を前記水噴霧ヘッドに供給し、前記気体供給管は、前記水噴霧ヘッドが接続された気体枝管を含み、前記気体枝管は、非水噴霧時に、前記枝管を介さずに前記気体を前記水噴霧ヘッドに供給することを特徴とする（１）または（３）のトンネル防災設備である。

（５）また、本発明は、前記水供給管は、トンネルに沿って水を送る本管を含み、非水噴霧時に、前記気体供給源から前記本管を介して前記水噴霧ヘッドに前記気体を供給することを特徴とする（１）のトンネル防災設備である。

本発明によると、防塵キャップを用いることなく、水噴霧ヘッドの噴霧口から虫や塵埃、排気ガスが入らないトンネル防災設備を提供することができる。

トンネル１に設置した実施例１のトンネル防災設備。 トンネル１に設置した実施例２のトンネル防災設備。 実施例２における水噴霧ヘッド２２近傍の拡大図。 トンネル１に設置した実施例３のトンネル防災設備。 トンネル１に設置した実施例４のトンネル防災設備。 実施例４において一区画を拡大した図。

図１は、トンネル１に設置した実施例１のトンネル防災設備である。以下、（ ）は、構成が入り組んでいるために図面には記載していない番号である。トンネル防災設備は、水噴霧設備（２）、消火設備３、通報設備４、火災感知器５、防災受信盤６を備える。また、水噴霧設備（２）は水供給部（２１）、水噴霧ヘッド２２、気体供給部（２３）、制御盤２４を備え、水供給部（２１）はポンプ２１１、水供給管（２１２）、自動弁２１３を備える。そして、水供給管（２１２）は本管２１２１、第１配管２１２２、第２配管２１２３、枝管２１２４を有する。水噴霧ヘッド２２は、実施例２で詳述するように第１噴霧口２２１と第２噴霧口２２２の２つの噴霧口を備える。第１噴霧口２２１からは水噴霧ヘッド２２の近くへの噴霧を、第２噴霧口２２２からは遠くへの噴霧を行う。気体供給部（２３）は、エアコンプレッサ２３１、気体供給管（２３２）、逆止弁２３３を備える。エアコンプレッサ２３１は気体供給源である。そして、気体供給管（２３２）は、気体本管２３２１、気体配管２３２２、気体枝管２３２３を有している。図１において、水供給部（２１）の構成と区別するため、気体供給部（２３）の構成は、点線で示す。

トンネル１には複数の区画が設けられ、区画毎に区画設備７として水噴霧ヘッド２２、第１配管２１２２、自動弁２１３、第２配管２１２３、枝管２１２４、気体配管２３２２、逆止弁２３３、消火設備３、通報設備４、火災感知器５が設けられる。また、防災受信盤６、制御盤２４、ポンプ２１１、エアコンプレッサ２３１はトンネル１外の建屋８の中に設置されている。

ポンプ２１１は、水供給管（２１２）を介して水噴霧ヘッド２２に水を供給する。ポンプ２１１は建屋８に設置され、トンネル１に沿って設置された本管２１２１に接続している。そして、本管２１２１は区画設備７毎に設けられた複数の第１配管２１２２に接続している。第１配管２１２２は自動弁２１３を介して第２配管２１２３に接続し、さらにトンネル１の上部に設けられた枝管２１２４に接続している。枝管２１２４はトンネル１に沿って設けられて設けられ、５ｍおきに設けられた１０台の水噴霧ヘッド２２に接続している。自動弁２１３は建屋８内に設けられた制御盤２４に電気的に接続しており、制御盤２４の操作員により開閉制御の操作が行われると、制御盤２４からの信号により自動弁２１３の開閉制御が行われ、水噴霧ヘッド２２からの水噴霧を制御する。

図１において点線枠で示すエアコンプレッサ２３１は、点線で示す気体供給管（２３２）を介し、気体として空気を送る。エアコンプレッサ２３１は建屋８に設置され、トンネル１に沿って設置された気体本管２３２１に接続している。そして、気体本管２３２１は、区画設備７毎に設けられた複数の気体配管２３２２に接続している。気体配管２３２２は、逆止弁２３３を介して水供給管（２１２）における第２配管２１２３に接続する。

区画設備７の消火設備３は消火栓とホースを備え、消火の際にホースを引き出して放水を行うことができる。また、通報設備４は押しボタンとなっており、ボタンを押すことにより、火災の発生が防災受信盤６に伝わる。火災感知器５も火災を感知して防災受信盤６に伝える。防災受信盤６は制御盤２４に信号を送り、制御盤２４は、ポンプ２１１、エアコンプレッサ２３１と、区画設備７毎に備えた自動弁２１３の制御を行う。

次に、実施例１のトンネル防災設備における作用を説明する。
通常時には、水噴霧ヘッド２２から水が噴霧されず、水供給管（２１２）の枝管２１２４には水がない。そして、水が噴霧されていない非水噴霧時には、全ての水噴霧ヘッド２２から気体である空気を放出する。これにより、水噴霧ヘッド２２の噴霧口から虫や塵埃、車の排気ガス等が侵入しない。この時、制御盤２４は気体供給源であるエアコンプレッサ２３１を作動させている。エアコンプレッサ２３１から送出された空気は、トンネル１に沿って設けられた気体本管２３２１を通って区画設備７毎に設けられた気体配管２３２２に送られる。非水噴霧時には、全ての自動弁２１３は、制御盤２４からの信号により閉じており、空気は逆止弁２３３を通過して第２配管２１２３に入る。そして、枝管２１２４から水噴霧ヘッド２２に供給される。水噴霧ヘッド２２に供給された時には空気は微小圧力となっており、噴霧口から外部へ放出される。空気の供給は連続的に行われ、トンネル１内の全ての水噴霧ヘッド２２の噴霧口からは、虫や塵埃、自動車の排気ガスが入らない程度の強さで連続的に空気を放出し続ける。

火災による水噴霧時には、空気は供給されない。トンネル１内で火災が発生すると火災感知器５が感知し、防災受信盤６に信号が送信されて火災の判定が行われる。防災受信盤６は、火災と判定すると制御盤２４に信号を送信し、制御盤２４はエアコンプレッサ２３１を停止し、ポンプ２１１を作動する。また、制御盤２４からの開放信号により、火災を感知した火災感知器５に近い隣接する２つの区画設備７において、自動弁２１３を開放させる。ポンプ２１１から送出された水は、本管２１２１を進む。そして、自動弁２１３が開放している区画設備７の第１配管２１２２、自動弁２１３、第２配管２１２３を通り、枝管２１２４を通って複数の水噴霧ヘッド２２から噴霧される。この時、気体配管２３２２の先端に設けられた逆止弁２３３により、第２配管２１２３の水は気体配管２３２２へは侵入しない。第１配管２１２２は消火設備３の消火栓にも接続されており、水噴霧時に消火栓を開けば全ての区画設備７において消火設備３のホースにより消火活動を行うことができる。消火設備３における上記作用は、後述の実施例２～４においても同様である。

制御盤２４において噴霧の停止操作が行われると、ポンプ２１１が停止する。そして、制御盤２４において復旧操作が行われると、火災によって開放制御された自動弁２１３が閉じ、エアコンプレッサ２３１が作動して全ての水噴霧ヘッド２２からの空気が放出する通常状態に戻る。

火災が拡大し、拡大した他の領域で通報設備４の押しボタンが押された場合には、火災発生が確認された後、押しボタンが押された通報設備４の近傍でも噴霧が行われる。この場合、押しボタンが押された通報設備４の区画設備７と、その両隣の３つの区画設備７において、水噴霧ヘッド２２からの噴霧が行われる。

トンネル防災設備の点検時においても同様である。点検時には、制御盤２４によりエアコンプレッサ２３１が停止し、ポンプ２１１が作動すると共に、各区画設備７の自動弁２１３に所定時間ずつ順次に開放信号を送信する。これにより、自動弁２１３が順次に開放し、区画設備７毎に順に水噴霧ヘッド２２から水の噴霧が行われる。点検が終了すると、制御盤２４から噴霧の停止操作が行われ、水供給管（２１２）の水抜きの後に通常状態に戻る。なお、この点は後述の実施例２～４においても同様である。

図２は、トンネル１に設置した実施例２のトンネル防災設備である。実施例１と異なり、気体本管２３２１から分岐した気体配管２３２２は、気体枝管２３２３に接続されている。気体枝管２３２３は枝管２１２４に沿って設置され、複数の水噴霧ヘッド２２に接続している。他の構成は実施例１と同様である。

図３は、実施例２における水噴霧ヘッド２２近傍の拡大図である。水噴霧ヘッド２２は、図２のようにトンネル側部上方に設けられている。水噴霧ヘッド２２にはトンネル１の中央部方向に向けて第１噴霧口２２１と第２噴霧口２２２の２つの噴霧口が設けられ、それぞれが水噴霧ヘッド２２の近くと遠くに水を噴霧する。また、水噴霧ヘッド２２には水管逆止弁２１４を介して枝管２１２４が接続しており、気管逆止弁２３４を介して気体枝管２３２３が接続している。図３では、気体枝管２３２３は水管逆止弁２１４の裏側を通過して隣の水噴霧ヘッド２２に延びている。

なお、気管逆止弁２３４は、気体枝管２３２３から水噴霧ヘッド２２側にのみ気体を通すための逆止弁であり、水管逆止弁２１４は、枝管２１２４から水噴霧ヘッド２２側にのみ水を通すための逆止弁である。気体枝管２３２３を流れる流量は、枝管２１２４を流れる水量に比べて少ないので、気体枝管２３２３は、枝管２１２４よりも非常に細い配管またはチューブを使用することができる。なお、他の実施例に記載されている気体を通す配管と水を流す配管との大きさの関係も同様である。

次に、実施例２のトンネル防災設備における作用を説明する。
通常時である水が噴霧されていない非水噴霧時には、実施例１と同様に全ての水噴霧ヘッド２２から空気を放出する。これにより、水噴霧ヘッド２２の噴霧口から虫や塵埃、車の排気ガス等が侵入することがない。この時、制御盤２４は気体供給源であるエアコンプレッサ２３１を作動させている。エアコンプレッサ２３１から送出された空気は、気体本管２３２１を通って区画設備７毎に設けられた気体配管２３２２に送られる。その後、空気は気体枝管２３２３から気管逆止弁２３４を介して水噴霧ヘッド２２に供給される。この時、水管逆止弁２１４は閉じており、空気が枝管２１２４へ侵入して空気圧力が低下することを防止する。

水噴霧ヘッド２２に供給された時には空気は微小圧力となっており、第１噴霧口２２１及び第２噴霧口２２２から外部へ放出される。第１噴霧口２２１及び第２噴霧口２２２からは、虫や塵埃、自動車の排気ガスが入らない程度の強さで、連続的に空気を放出し続ける。

火災や点検による水噴霧時には、空気は供給されない。火災や点検時における制御盤２４による制御は実施例１と同様であり、エアコンプレッサ２３１が停止し、ポンプ２１１が作動する。ポンプ２１１から送出された水は、本管２１２１を通って区画設備７ごとに設けられた第１配管２１２２に達し、自動弁２１３が開放している区画設備７の第１配管２１２２へ進む。そして、自動弁２１３から第２配管２１２３を通り、枝管２１２４を通って複数の水噴霧ヘッド２２の第１噴霧口２２１と第２噴霧口２２２から水を噴霧する。この時、気体枝管２３２３と水噴霧ヘッド２２の間に設けられた気管逆止弁２３４により、水は気体枝管２３２３へ侵入しない。

実施例２では、気体枝管２３２３を細くすることができるため、供給する気体の量を少なくすることができる。また、気体枝管２３２３について、気体配管２３２２から離れるにしたがい徐々に細い内径の形状としたり、各水噴霧ヘッド２２と気体枝管２３２３の間に開口径の異なるオリフィスによる絞りを用いたりすることにより、各水噴霧ヘッド２２での空気の微小圧力が均等になるように調節することができる。

図４は、トンネル１に設置した実施例３のトンネル防災設備である。実施例１，２と異なり、実施例３では空気の供給に用いる気体供給管（２３２）がなく、水供給管（２１２）を用いて水噴霧ヘッド２２に空気を供給する。エアコンプレッサ２３１は、逆止弁２３５を介して本管２１２１に接続されている。

次に、実施例３のトンネル防災設備における作用を説明する。
通常時である水が噴霧されていない非水噴霧時には、実施例１，２と同様に全ての水噴霧ヘッド２２から空気を放出する。これにより、水噴霧ヘッド２２の噴霧口から虫や塵埃、車の排気ガス等が侵入することがない。この時、制御盤２４は気体供給源であるエアコンプレッサ２３１を作動させている。エアコンプレッサ２３１から送出された気体は、逆止弁２３５を通過した後、本管２１２１を通って区画設備７毎に設けられた第１配管２１２２に送られる。通常時において、各区画設備７の自動弁２１３は、制御盤２４からの信号により全て開放している。そのため、全ての区画設備７において、自動弁２１３から第２配管２１２３、枝管２１２４を介して、空気が各水噴霧ヘッド２２に供給され、第１噴霧口２２１、第２噴霧口２２２から放出される。第１噴霧口２２１、第２噴霧口２２２からは虫や塵埃、自動車の排気ガスが入らない程度の強さで、連続的に気体を放出し続ける。

火災や点検による水噴霧時には、空気は供給されない。火災や点検時における制御盤２４による制御は実施例１，２と同様であり、エアコンプレッサ２３１が停止し、ポンプ２１１が作動する。ポンプ２１１から送出された水は、本管２１２１を通って区画設備７ごとに設けられた第１配管２１２２に送られる。この時、逆止弁２３５により、水はエアコンプレッサ２３１に侵入しない。そして、自動弁２１３が開放している区画設備７の第１配管２１２２へ進み、第２配管２１２３から枝管２１２４を通って水噴霧ヘッド２２から噴霧する。この時の自動弁２１３は、通常時の全開放と異なって特定の区画設備７においてのみ開放される。そのため、水圧を維持した水の噴霧が行われる。

実施例３では、水供給管（２１２）で空気を水噴霧ヘッド２２に供給するため、気体本管２３２１等の気体供給管（２３２）なしで空気の供給を行うことができる。
この実施例３は、区画数が少ない、全長の短いトンネルに適したシステムである。

図５は、トンネル１に設置した実施例４のトンネル防災設備であり、図６は、実施例４において一区画を拡大した図である。図６には、区画設備７の要部と下方の本管２１２１が記載されている。実施例２（図２、図３）と同様に気体枝管２３２３を備えているが、トンネル１に沿って敷設する気体本管２３２１が存在しない。それに代えて、区画設備７の各々には、窒素ガスを放出する複数本の窒素ガスボンベ２３６が気体供給源として設けられている。図６では、窒素ガスボンベ２３６の設置部に設ける蓋と自動弁２１３等の設置部に設ける蓋は省略して記載している。窒素ガスボンベ２３６からの窒素ガスは、気体配管２３２２から気体枝管２３２３、複数の気管逆止弁２３４を介して水噴霧ヘッド２２に接続されている。

次に、実施例４のトンネル防災設備における作用を説明する。
通常時である水が噴霧されていない非水噴霧時には、制御盤２４からの信号により、全ての窒素ガスボンベ２３６につながる電動ガス弁２３７が開放する。そして、気体配管２３２２から気体枝管２３２３、気管逆止弁２３４を介して水噴霧ヘッド２２に窒素ガスを供給し、第１噴霧口２２１、第２噴霧口２２２から窒素ガスを放出する。これにより、第１噴霧口２２１、第２噴霧口２２２から虫や塵埃、排気ガスが入らない。

火災や点検による水噴霧時には、制御盤２４からの信号により、電動ガス弁２３７が閉じて窒素ガスの供給を停止する。そして、実施例２と同様にポンプ２１１が作動し、本管２１２１から噴霧を行う区画設備７における第１配管２１２２、自動弁２１３、第２配管２１２３、枝管２１２４、水管逆止弁２１４を介して水噴霧ヘッド２２に水が供給され、第１噴霧口２２１、第２噴霧口２２２から水を噴霧する。実施例４においては窒素ガスボンベ２３６の残量を検出するために、窒素ガスボンベ２３６に圧力計等の測定手段を設け、制御盤２４の側でその測定手段の数値を自動で計測できるようにしてもよい。または窒素ガスボンベ２３６の残量が少なくなったときに、消火設備３などに設けた表示部に通常とは異なる表示を行うようにしてもよい。トンネル１の監視員が、トンネル１を車両で通行して、この表示部を確認することで、窒素ガスボンベ２３６の残量が減ったことを知ることができる。なお、消火設備３などの機器に通信部を設けて、トンネル１の外にある制御盤２４に、窒素ガスボンベ２３６の残量が低下したときに、低下信号を送るようにしてもよい。

＜変形例＞
実施例１～３では、通常時である水が噴霧されていない非水噴霧時に噴霧口から放出する気体として空気を用いたが、実施例４のように窒素を用いてもよい。窒素を用いる場合には、実施例４を含めて、気体供給源として窒素生成装置を用いることができる。特に、実施例３では、ポンプ２１１により水を供給する最初の時期において、本管２１２１等に溜まった気体が水噴霧ヘッド２２から放出される。そのため、酸素を含まない窒素を通常放出する気体として用いることが好ましい。また水噴霧ヘッド２２から放出する気体として、特別な気体を用いるようにしてもよい。特別な気体の例としては、殺虫効果のある気体や虫が寄り付かないような香料が添加された気体などである。このような気体を使用すると、水噴霧ヘッド２２に虫が入るのを防止できる共に、トンネル１の全体の防虫効果が向上する。

また、実施例１～４では、気体を連続的に供給したが、一定時間おきに間欠的に供給しても良い。その場合、エアコンプレッサ２３１を間欠的に動作させても良いが、気体配管２３２２に気体弁を設け、区画毎に順次に気体を供給してもよい。区画毎に気体を供給すると、一時的にではあるが高い圧力を水噴霧ヘッド２２に供給できるため、水噴霧ヘッド２２の内部に虫や塵が入っても吹き飛ばすことができる。さらには、連続供給と、間欠供給を交互に行うこともできる。また、気体の連続供給であっても、高圧と低圧の気体供給を交互に行っても良い。

１ トンネル、（２）水噴霧設備、（２１）水供給部、２１１ ポンプ、（２１２）水供給管、２１２１ 本管、２１２２ 第１配管、２１２３ 第２配管、２１２４ 枝管、２１３ 自動弁、２１４ 水管逆止弁、２２ 水噴霧ヘッド、２２１ 第１噴霧口、２２２ 第２噴霧口、（２３）気体供給部、２３１ エアコンプレッサ、（２３２）気体供給管、２３２１ 気体本管、２３２２ 気体配管、２３２３ 気体枝管、２３３ 逆止弁、２３４ 気管逆止弁、２３５ 逆止弁、２３６ 窒素ガスボンベ、２３７ 電動ガス弁、２４ 制御盤、３ 消火設備、４ 通報設備、５ 火災感知器、６ 防災受信盤、７ 区画設備、８ 建屋

Claims (5)

1. 水を供給するポンプと、
   前記ポンプに水供給管を介して接続された水噴霧ヘッドと、
   前記水供給管の途中に設けられた自動弁と、を備えたトンネル防災設備において、
   気体を送出する気体供給源と、前記気体を送る気体供給管とを設け、
   通常時である水を噴霧しない時に、前記気体供給源から前記気体供給管を介して前記水噴霧ヘッドに前記気体を供給し、前記水噴霧ヘッドから前記気体を放出することを特徴とするトンネル防災設備。
2. 前記気体供給源はエアコンプレッサであり、
   前記気体供給管は、トンネルに沿って前記気体を送る気体本管を含むことを特徴とする請求項１に記載されたトンネル防災設備。
3. トンネル内に複数の区画設備を設け、
   前記区画設備の各々は、前記気体供給源と、複数の前記水噴霧ヘッドを備えたことを特徴とする請求項１に記載されたトンネル防災設備。
4. 前記水供給管は、前記水噴霧ヘッドが接続された枝管を含み、
   前記枝管は、水噴霧時に水を前記水噴霧ヘッドに供給し、
   前記気体供給管は、前記水噴霧ヘッドが接続された気体枝管を含み、
   前記気体枝管は、水が噴霧されていない非水噴霧時に、前記枝管を介さずに前記気体を前記水噴霧ヘッドに供給することを特徴とする請求項２又は３に記載されたトンネル防災設備。
5. 前記水供給管は、トンネルに沿って水を送る本管を含み、
   水が噴霧されていない非水噴霧時に、前記気体供給源から前記本管を介して前記水噴霧ヘッドに前記気体を供給することを特徴とする請求項１に記載されたトンネル防災設備。
   

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