(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-05-09
(45)【発行日】2024-05-17
(54)【発明の名称】換気システム及び換気方法
(51)【国際特許分類】
E21F 5/20 20060101AFI20240510BHJP
【ＦＩ】
E21F5/20
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2020178840
(22)【出願日】2020-10-26
(65)【公開番号】P2022069900
(43)【公開日】2022-05-12
【審査請求日】2023-09-01
(73)【特許権者】
【識別番号】000000549
【氏名又は名称】株式会社大林組
(73)【特許権者】
【識別番号】594036135
【氏名又は名称】株式会社東宏
(74)【代理人】
【識別番号】100097113
【弁理士】
【氏名又は名称】堀 城之
(74)【代理人】
【識別番号】100162363
【弁理士】
【氏名又は名称】前島 幸彦
(72)【発明者】
【氏名】森野 弘之
(72)【発明者】
【氏名】小林 誠
(72)【発明者】
【氏名】山下 秀文
(72)【発明者】
【氏名】小林 雅彦
【審査官】小倉 宏之
(56)【参考文献】
【文献】特開２００９－２７０２８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０３３３２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－１８３４０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５８－０６５９００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－２５６９２９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ２１Ｆ ５／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
工事中のトンネルの汚染空気を換気する換気システムであって、切羽から距離が最も近い第１地点における粉塵濃度を測定する第１測定器と、
前記切羽から前記第１地点よりも離れた第２地点における粉塵濃度を測定する第２測定器と、
前記切羽から前記第２地点よりも離れた第３地点における粉塵濃度を測定する第３測定器と、
送気口が前記第１地点と前記第２地点との間に配置された送気ダクトを経由して外部空気を前記切羽に向けて送風する送風機と、
吸気用伸縮ダクトを経由で吸気した空気中の粉塵を集塵し、排気口が前記第２地点と前記第３地点との間に配置されている排気ダクトを経由して集塵後の空気を排気する集塵機と、
前記吸気用伸縮ダクトの吸気口を前記第１地点の前記汚染空気を吸気する伸長位置と前記第２地点の前記汚染空気を吸気する短縮位置とに移動させる移動装置と、
前記第１測定器、前記第２測定器及び前記第３測定器の測定結果に基づいて、前記送風機の送気量、前記集塵機の吸気量及び前記吸気口の位置を制御する換気制御装置と、を具備することを特徴とする換気システム。
【請求項2】
前記換気制御装置は、前記第３測定器の測定結果が粉塵濃度目標レベル未満の場合に、予め設定された基準送気量で前記送風機を駆動させ、前記第３測定器の測定結果が粉塵濃度目標レベル以上の場合に、前記送風機による前記送気量を前記基準送気量よりも増加させることを特徴とする請求項１に記載の換気システム。
【請求項3】
前記換気制御装置は、前記第１測定器の測定結果と前記第２測定器の測定結果とのいずれもが粉塵濃度目標レベル未満の場合に、予め設定された基準吸気量で前記集塵機を駆動させ、前記第１測定器の測定結果と前記第２測定器の測定結果とのいずれか１以上が粉塵濃度目標レベル以上の場合に、前記集塵機による前記吸気量を前記基準吸気量よりも増加させることを特徴とする請求項１又は２に記載の換気システム。
【請求項4】
前記換気制御装置は、前記第１測定器の測定結果が粉塵濃度目標レベル以上であり、前記第２測定器の測定結果が粉塵濃度目標レベル未満の場合に、前記移動装置を制御して前記吸気用伸縮ダクトの前記吸気口を前記伸長位置に移動させ、前記第２測定器の測定結果が粉塵濃度目標レベル以上の場合に、前記移動装置を制御して前記吸気用伸縮ダクトの前記吸気口を前記短縮位置に移動させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の換気システム。
【請求項5】
前記汚染空気を物理的に閉じ込めるカーテンを具備し、前記移動装置は、前記カーテンを前記第１地点と前記第２地点との間の第１位置と、前記第２地点と前記第３地点との間の第２位置とに移動させ、
前記換気制御装置は、前記第１測定器の測定結果が粉塵濃度目標レベル以上であり、前記第２測定器の測定結果が粉塵濃度目標レベル未満の場合に、前記移動装置を制御して前記カーテンを前記第１位置に移動させ、前記第２測定器の測定結果が粉塵濃度目標レベル以上の場合に、前記移動装置を制御して前記カーテンを前記第２位置に移動させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の換気システム。
【請求項6】
工事中のトンネルの汚染空気を換気する換気方法であって、第１測定器、第２測定器及び第３測定器によって切羽から距離が最も近い第１地点、前記切羽から前記第１地点よりも離れた第２地点及び前記切羽から前記第２地点よりも離れた第３地点における粉塵濃度をそれぞれ測定し、
前記第１測定器、前記第２測定器及び前記第３測定器の測定結果に基づいて、送気口が前記第１地点と前記第２地点との間に配置された送気ダクトを経由して外部空気を前記切羽に向けて送風する送風機の送気量の制御と、吸気用伸縮ダクトを経由で吸気した空気中の粉塵を集塵し、排気口が前記第２地点と前記第３地点との間に配置されている排気ダクトを経由して集塵後の空気を排気する集塵機の吸気量の制御と、前記吸気用伸縮ダクトの吸気口を前記第１地点の前記汚染空気を吸気する伸長位置と前記第２地点の前記汚染空気を吸気する短縮位置とに移動させる移動装置の制御とを実行することを特徴とする換気方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トンネル工事において切羽付近で発生する汚染空気を換気する換気システム及び換気方法に関する。
【背景技術】
【0002】
トンネル工事では、爆薬による発破や重機による掘削などのさまざまな作業が行われることから、特に切羽付近では大量の粉塵や、重機の排気ガス、発破によるガス等で汚染された汚染空気が発生する。発生した汚染空気はトンネル内において拡散し、充満するので、汚染空気の低減対策は、作業環境の改善において必須であり、速やかに換気することが望まれる。
【0003】
汚染空気の換気には、抗外から外気を送風する送風機と、坑内に設置する集塵機と、切羽の粉塵を物理的に封じ込める切羽封じ込め装置（例えば、特許文献１参照）とが一般的に用いられ、「ずい道等建設工事における粉塵対策に関するガイドライン」に沿って運用されている。このガイドラインの換気指針には、半月以内ごとに１回、定期に次の事項について測定を行うこと、粉塵濃度の測定点は、切羽から坑口に向かって５０メートル程度離れた位置における断面において、床上５０センチメートル以上１５０センチメートル以下の同じ高さで、それぞれの側壁から１メートル以上離れた点及び中央の点の３点とすること、そして、粉塵濃度目標レベルは、３ｍｇ／ｍ３以下とすることが定められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１２－２０２０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、トンネル建設工事の切羽付近における作業環境等の改善のための技術的事項に関する検討会によると、２０２１年４月に換気指針の改定が予定されている。改定される換気指針では、粉塵濃度目標レベルは、２ｍｇ／ｍ３以下に厳格化され、粉塵濃度の測定点が増え、より精密な測定が求められる。
【0006】
なお、送風機や集塵機をフルパワーで常時稼働させた場合には、粉塵濃度を改善させることが当然可能であるが、電力コストがかさむという問題点がある。
【0007】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上述の課題を解消し、送風機の送気量と集塵機の吸気量とを適切化して、粉塵濃度を効率的に低下させることできる換気システム及び換気方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の換気システムは、工事中のトンネルの汚染空気を換気する換気システムであって、切羽から距離が最も近い第１地点における粉塵濃度を測定する第１測定器と、前記切羽から前記第１地点よりも離れた第２地点における粉塵濃度を測定する第２測定器と、前記切羽から前記第２地点よりも離れた第３地点における粉塵濃度を測定する第３測定器と、送気口が前記第１地点と前記第２地点との間に配置された送気ダクトを経由して外部空気を前記切羽に向けて送風する送風機と、吸気用伸縮ダクトを経由で吸気した空気中の粉塵を集塵し、排気口が前記第２地点と前記第３地点との間に配置されている排気ダクトを経由して集塵後の空気を排気する集塵機と、前記吸気用伸縮ダクトの吸気口を前記第１地点の前記汚染空気を吸気する伸長位置と前記第２地点の前記汚染空気を吸気する短縮位置とに移動させる移動装置と、前記第１測定器、前記第２測定器及び前記第３測定器の測定結果に基づいて、前記送風機の送気量、前記集塵機の吸気量及び前記吸気口の位置を制御する換気制御装置と、を具備することを特徴とする。
さらに、本発明の換気システムにおいて、前記換気制御装置は、前記第３測定器の測定結果が粉塵濃度目標レベル未満の場合に、予め設定された基準送気量で前記送風機を駆動させ、前記第３測定器の測定結果が粉塵濃度目標レベル以上の場合に、前記送風機による前記送気量を前記基準送気量よりも増加させても良い。
さらに、本発明の換気システムにおいて、前記換気制御装置は、前記第１測定器の測定結果と前記第２測定器の測定結果とのいずれもが粉塵濃度目標レベル未満の場合に、予め設定された基準吸気量で前記集塵機を駆動させ、前記第１測定器の測定結果と前記第２測定器の測定結果とのいずれか１以上が粉塵濃度目標レベル以上の場合に、前記集塵機による前記吸気量を前記基準吸気量よりも増加させても良い。
さらに、本発明の換気システムにおいて、前記換気制御装置は、前記第１測定器の測定結果が粉塵濃度目標レベル以上であり、前記第２測定器の測定結果が粉塵濃度目標レベル未満の場合に、前記移動装置を制御して前記吸気用伸縮ダクトの前記吸気口を前記伸長位置に移動させ、前記第２測定器の測定結果が粉塵濃度目標レベル以上の場合に、前記移動装置を制御して前記吸気用伸縮ダクトの前記吸気口を前記短縮位置に移動させても良い。
さらに、本発明の換気システムにおいて、前記汚染空気を物理的に閉じ込めるカーテンを具備し、前記移動装置は、前記カーテンを前記第１地点と前記第２地点との間の第１位置と、前記第２地点と前記第３地点との間の第２位置とに移動させ、前記換気制御装置は、前記第１測定器の測定結果が粉塵濃度目標レベル以上であり、前記第２測定器の測定結果が粉塵濃度目標レベル未満の場合に、前記移動装置を制御して前記カーテンを前記第１位置に移動させ、前記第２測定器の測定結果が粉塵濃度目標レベル以上の場合に、前記移動装置を制御して前記カーテンを前記第２位置に移動させても良い。
また、本発明の換気方法は、工事中のトンネルの汚染空気を換気する換気方法であって、第１測定器、第２測定器及び第３測定器によって切羽から距離が最も近い第１地点、前記切羽から前記第１地点よりも離れた第２地点及び前記切羽から前記第２地点よりも離れた第３地点における粉塵濃度をそれぞれ測定し、前記第１測定器、前記第２測定器及び前記第３測定器の測定結果に基づいて、送気口が前記第１地点と前記第２地点との間に配置された送気ダクトを経由して外部空気を前記切羽に向けて送風する送風機の送気量の制御と、吸気用伸縮ダクトを経由で吸気した空気中の粉塵を集塵し、排気口が前記第２地点と前記第３地点との間に配置されている排気ダクトを経由して集塵後の空気を排気する集塵機の吸気量の制御と、前記吸気用伸縮ダクトの吸気口を前記第１地点の前記汚染空気を吸気する伸長位置と前記第２地点の前記汚染空気を吸気する短縮位置とに移動させる移動装置の制御とを実行することを特徴とする。
さらに、本発明の換気システムにおいて、前記換気制御装置は、前記第３測定器の測定結果が粉塵濃度目標レベル未満の場合に、予め設定された基準送気量で前記送風機を駆動させ、前記第３測定器の測定結果が粉塵濃度目標レベル以上の場合に、前記送風機による前記送気量を前記基準送気量よりも増加させても良い。
さらに、本発明の換気システムにおいて、前記換気制御装置は、前記第１測定器の測定結果と前記第２測定器の測定結果とのいずれもが粉塵濃度目標レベル未満の場合に、予め設定された基準吸気量で前記集塵機を駆動させ、前記第１測定器の測定結果と前記第２測定器の測定結果とのいずれか１以上が粉塵濃度目標レベル以上の場合に、前記集塵機による前記吸気量を前記基準吸気量よりも増加させても良い。
さらに、本発明の換気システムにおいて、前記換気制御装置は、前記第１測定器の測定結果が粉塵濃度目標レベル以上であり、前記第２測定器の測定結果が粉塵濃度目標レベル未満の場合に、前記移動装置を制御して前記吸気用伸縮ダクトの前記吸気口を前記伸長位置に移動させ、前記第２測定器の測定結果が粉塵濃度目標レベル以上の場合に、前記移動装置を制御して前記吸気用伸縮ダクトの前記吸気口を前記短縮位置に移動させても良い。
さらに、本発明の換気システムにおいて、前記汚染空気を物理的に閉じ込めるカーテンを具備し、前記移動装置は、前記カーテンを前記第１地点と前記第２地点との間の第１位置と、前記第２地点と前記第３地点との間の第２位置とに移動させ、前記換気制御装置は、前記第１測定器の測定結果が粉塵濃度目標レベル以上であり、前記第２測定器の測定結果が粉塵濃度目標レベル未満の場合に、前記移動装置を制御して前記カーテンを前記第１位置に移動させ、前記第２測定器の測定結果が粉塵濃度目標レベル以上の場合に、前記移動装置を制御して前記カーテンを前記第２位置に移動させても良い。
また、本発明の換気方法は、工事中のトンネルの汚染空気を換気する換気方法であって、第１測定器、第２測定器及び第３測定器によって切羽から距離が最も近い第１地点、前記切羽から前記第１地点よりも離れた第２地点及び前記切羽から前記第２地点よりも離れた第３地点における粉塵濃度をそれぞれ測定し、前記第１測定器、前記第２測定器及び前記第３測定器の測定結果に基づいて、送気口が前記第１地点と前記第２地点との間に配置された送気ダクトを経由して外部空気を前記切羽に向けて送風する送風機の送気量の制御と、吸気用伸縮ダクトを経由で吸気した空気中の粉塵を集塵し、排気口が前記第２地点と前記第３地点との間に配置されている排気ダクトを経由して集塵後の空気を排気する集塵機の吸気量の制御と、前記吸気用伸縮ダクトの吸気口を前記第１地点の前記汚染空気を吸気する伸長位置と前記第２地点の前記汚染空気を吸気する短縮位置とに移動させる移動装置の制御とを実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、切羽からの距離が異なる第１地点、第２地点、第３地点における測定結果に基づいて送風機の送気量と集塵機の吸気量と吸気口の位置とを適切化して制御することができ、粉塵濃度を効率的に低下させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。
【0012】
（第１実施形態）
第１実施形態の換気システムは、トンネル工事において切羽周辺で発生する汚染空気を換気するシステムであり、図１を参照すると、測定器１Ｘ１～１Ｚ２と、送気ダクト２１を備えた送風機２と、吸気用伸縮ダクト３１と排気ダクト３２とを備えた集塵機３と、吸気用伸縮ダクト３１の吸気口３１ａの位置を移動させる移動装置４と、換気制御装置５とで構成されている。
第１実施形態の換気システムは、トンネル工事において切羽周辺で発生する汚染空気を換気するシステムであり、図１を参照すると、測定器１Ｘ１～１Ｚ２と、送気ダクト２１を備えた送風機２と、吸気用伸縮ダクト３１と排気ダクト３２とを備えた集塵機３と、吸気用伸縮ダクト３１の吸気口３１ａの位置を移動させる移動装置４と、換気制御装置５とで構成されている。
【0013】
測定器１Ｘ１～１Ｚ２は、空気中の粉塵濃度を測定する粉塵濃度測定器であり、例えば、粉塵に光線を照射して透過光量や散乱された光量を測定する公知の測定器が用いられる。
【0014】
測定器１Ｘ１、１Ｘ２は、切羽から距離が最も近いＸ地点（例えば、切羽から距離が１５～２０ｍの地点）における粉塵濃度を測定する位置に配置されている。測定器１Ｘ１、１Ｘ２は、例えば、床上５０センチメートル以上１５０センチメートル以下の同じ高さで、それぞれの側壁から１メートル以上離れてそれぞれ配置される。
【0015】
測定器１Ｙ１、１Ｙ２は、切羽から距離がＸ地点よりも離れたＹ地点（例えば、切羽から距離が３５ｍの地点）における粉塵濃度を測定する位置に配置されている。測定器１Ｙ１、１Ｙ２は、例えば、床上５０センチメートル以上１５０センチメートル以下の同じ高さで、それぞれの側壁から１メートル以上離れてそれぞれ配置される。
【0016】
測定器１Ｚ１、１Ｚ２は、切羽から距離がＹ地点よりも離れたＺ地点（例えば、切羽から距離が５０ｍの地点）における粉塵濃度を測定する位置に配置されている。測定器１Ｚ１、１Ｚ２は、例えば、床上５０センチメートル以上１５０センチメートル以下の同じ高さで、それぞれの側壁から１メートル以上離れてそれぞれ配置される。
【0017】
送風機２は、外部空気を送気ダクト２１経由でトンネルの内部に送風する。送気ダクト２１の送気口２１ａは、Ｘ地点とＹ地点との間に切羽に向けて配置されている。これにより、送風機２による送風は、切羽に向けて行われる。
【0018】
集塵機３は、フィルターや送風ファンを備え、吸気用伸縮ダクト３１経由で吸気した空気中の粉塵を集塵し、集塵後の空気を排気ダクト３２経由で排気する。吸気用伸縮ダクト３１の吸気口３１ａは、切羽に向けて配置され、吸気用伸縮ダクト３１の伸縮によって、図１（ｂ）に示すＸ地点の空気を吸気する伸長位置と、図１（ａ）に示すＹ地点の空気を吸気する短縮位置との間を移動可能に構成されている。また、排気ダクト３２の排気口３２ａは、Ｙ地点とＺ地点との間に坑口側に向けて配置されている。
【0019】
移動装置４は、トンネル内周に設置されたレール８に沿ってトンネルの軸方向に移動する移動機構と、吸気用伸縮ダクト３１との連結機構とを備えている。そして、移動装置４は、移動に伴って吸気用伸縮ダクト３１を伸縮させ、吸気用伸縮ダクト３１の吸気口３１ａを伸長位置と短縮位置とに移動させる。
【0020】
換気制御装置５は、パーソナルコンピューター等の情報処理装置であり、測定器１Ｘ１～１Ｚ２による測定結果Ｄ（粉塵濃度）に応じて、送風機２の送気量と、集塵機３の吸気量（排気量）と、吸気用伸縮ダクト３１の吸気口３１ａの位置（伸長位置ｏｒ短縮位置）とを制御する。
【0021】
換気制御装置５は、図２を参照すると、測定器１Ｘ１～１Ｚ２の測定結果Ｄを受け付けるセンサインターフェース（センサＩ／Ｆ）５１と、液晶ディスプレイ等の表示部５２と、フラッシュメモリやＨＤＤ等で構成された記憶部５３と、外部ネットワークに接続された通信部５４と、制御部６０とを備えている。
【0022】
制御部６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えたマイクロコンピュータ等の情報処理部である。ＲＯＭには換気制御装置５が動作を実行するための制御プログラムが記憶されている。制御部６０は、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムを読み出し、制御プログラムをＲＡＭに展開させることで、換気制御装置５の制御を行う。
【0023】
また、制御部６０は、測定結果判定部６１、送気制御部６２、吸気制御部６３、移動制御部６４として機能する。
【0024】
測定結果判定部６１は、センサＩ／Ｆ５１によって受け付けた測定器１Ｘ１～１Ｚ２のそれぞれの測定結果Ｄと、予め設定された粉塵濃度目標レベルＤｔｈ（例えば、２ｍｇ／ｍ３）とそれぞれを比較する。
【0025】
そして、測定結果判定部６１は、測定器１Ｘ１、１Ｘ２によるＸ地点での測定結果ＤＸと、測定器１Ｙ１、１Ｙ２によるＹ地点での測定結果ＤＹとのいずれか１以上が粉塵濃度目標レベルＤｔｈ以上である場合、吸気制御部６３に対して測定結果ＤＸ、ＤＹの最大値を通知すると共に、吸気量の増加を指示する。
【0026】
また、測定結果判定部６１は、測定器１Ｚ１、１Ｚ２によるＺ地点での測定結果ＤＺのいずれか１以上が粉塵濃度目標レベルＤｔｈ以上である場合、送気制御部６２に対して粉塵濃度目標レベルＤｔｈ以上であった測定結果ＤＺの最大値を通知すると共に、送気量の増加を指示する。
【0027】
さらに、測定結果判定部６１は、測定器１Ｘ１、１Ｘ２によるＸ地点での測定結果ＤＸのいずれか１以上が粉塵濃度目標レベルＤｔｈ以上であり、測定器１Ｙ１、１Ｙ２によるＹ地点での測定結果ＤＹのいずれもが粉塵濃度目標レベルＤｔｈ未満である場合、移動制御部６４に対して移動装置４の切羽側への移動を指示し、測定器１Ｙ１、１Ｙ２によるＹ地点での測定結果ＤＹのいずれか１以上が粉塵濃度目標レベルＤｔｈ以上である場合、移動制御部６４に対して移動装置４の坑口側への移動を指示する。
【0028】
送気制御部６２は、測定結果判定部６１から送気量の増加が指示されていない定常状態において、予め設定された基準送気量で送風機２を駆動させ、吸気制御部６３は、測定結果判定部６１から吸気量の増加が指示されていない定常状態において、基準送気量よりも大きい値（例えば、２倍）に予め設定された基準吸気量で集塵機３を駆動させる。
【0029】
基準吸気量を基準送気量よりも大きい値とすることで、集塵機３の排気量も基準送気量よりも大きくなるため、基準吸気量と基準送気量との差分が坑口側から切羽側への空気流れとなり、汚染空気を集塵機３よりも切羽側に封じ込めることができる。
【0030】
送気制御部６２は、測定結果判定部６１から送気量の増加が指示されると、送風機２の送気量を基準送気量よりも大きい値に増加させる。送気制御部６２は、通知された測定結果ＤＺの最大値に応じて基準送気量からの増加量を設定し、測定結果ＤＺが大きいほど大きい増加量とする。
【0031】
吸気制御部６３は、測定結果判定部６１から吸気量の増加が指示されると、集塵機３の吸気量を基準吸気量よりも大きい値に増加させる。吸気制御部６３は、通知された測定結果ＤＸ、ＤＹの最大値に応じて基準吸気量からの増加量を設定し、測定結果ＤＸ、ＤＹが大きいほど大きい増加量とする。また、吸気制御部６３は、測定結果判定部６１から吸気量の増加が指示されたときに、送気制御部６２も測定結果判定部６１から送気量の増加が指示される場合、基準吸気量からの増加量を、送気制御部６２によって設定された基準送気量からの増加量よりも大きい値に設定する。
【0032】
移動制御部６４は、測定結果判定部６１から伸長位置への移動が指示されると、移動装置４を切羽側に移動させることで、吸気用伸縮ダクト３１の吸気口３１ａをＸ地点の空気を吸気する伸長位置に移動させる。なお、伸長位置への移動指示の際に、吸気用伸縮ダクト３１の吸気口３１ａがすでに伸長位置にある場合、そのままの状態が維持されることになる。
【0033】
また、移動制御部６４は、測定結果判定部６１から短縮位置への移動が指示されると、移動装置４を坑口側に移動させることで、吸気用伸縮ダクト３１の吸気口３１ａをＹ地点の空気を吸気する短縮位置に移動させる。なお、短縮位置への移動指示の際に、吸気用伸縮ダクト３１の吸気口３１ａがすでに短縮位置にある場合、そのままの状態が維持されることになる。
【0034】
次に、換気制御装置５による制御動作について図３を参照して詳細に説明する。
測定結果判定部６１は、所定のタイミング（例えば、１０分毎）にＺ地点の測定結果ＤＺを粉塵濃度目標レベルＤｔｈ（例えば、２ｍｇ／ｍ３）と比較し（ステップＳ１０１）、Ｃ地点の測定結果ＤＺが粉塵濃度目標レベルＤｔｈ未満か否かを判断する（ステップＳ１０２）。
測定結果判定部６１は、所定のタイミング（例えば、１０分毎）にＺ地点の測定結果ＤＺを粉塵濃度目標レベルＤｔｈ（例えば、２ｍｇ／ｍ３）と比較し（ステップＳ１０１）、Ｃ地点の測定結果ＤＺが粉塵濃度目標レベルＤｔｈ未満か否かを判断する（ステップＳ１０２）。
【0035】
ステップＳ１０２でＺ地点の測定結果ＤＺが粉塵濃度目標レベルＤｔｈ未満である場合、測定結果判定部６１は、送気量の増加を指示することなく、送気制御部６２は、送風機２を基準送気量で駆動させる（ステップＳ１０３）。
【0036】
ステップＳ１０２でＺ地点の測定結果ＤＺが粉塵濃度目標レベルＤｔｈ以上である場合、測定結果判定部６１は、送気制御部６２に対してＺ地点の測定結果ＤＺを通知すると共に、送気量の増加を指示し、送気制御部６２は、通知された測定結果ＤＺに応じた増加量で送風機２の送気量を基準送気量から増加させる（ステップＳ１０４）。送気量の増加は、Ｚ地点において坑口側に向かう空気の増加となり、Ｚ地点での汚染空気を速やかに換気することができる。
【0037】
ステップＳ１０３、Ｓ１０４の次に、測定結果判定部６１は、Ｙ地点の測定結果ＤＹを粉塵濃度目標レベルＤｔｈ（例えば、２ｍｇ／ｍ３）と比較し（ステップＳ１０５）、Ｙ地点の測定結果ＤＹが粉塵濃度目標レベルＤｔｈ未満か否かを判断する（ステップＳ１０６）。
【0038】
ステップＳ１０６でＹ地点の測定結果ＤＹが粉塵濃度目標レベルＤｔｈ未満である場合、測定結果判定部６１は、測定結果判定部６１は、Ｘ地点の測定結果ＤＸを粉塵濃度目標レベルＤｔｈ（例えば、２ｍｇ／ｍ３）と比較し（ステップＳ１０７）、Ｘ地点の測定結果ＤＸが粉塵濃度目標レベルＤｔｈ未満か否かを判断する（ステップＳ１０８）。
【0039】
ステップＳ１０８でＸ地点の測定結果ＤＸが粉塵濃度目標レベルＤｔｈ未満の場合、すなわちＸ地点及びＹ地点の測定結果ＤＹがいずれも粉塵濃度目標レベルＤｔｈ未満の場合、測定結果判定部６１は、吸気量の増加を指示することなく、吸気制御部６３は、集塵機３を基準吸気量で駆動させ（ステップＳ１０９）、制御動作を終了する。
【0040】
ステップＳ１０８でＸ地点の測定結果ＤＸが粉塵濃度目標レベルＤｔｈ以上の場合、すなわちＸ地点の測定結果ＤＸが粉塵濃度目標レベルＤｔｈ以上であり、Ｙ地点の測定結果ＤＹが粉塵濃度目標レベルＤｔｈ未満の場合、測定結果判定部６１は、吸気制御部６３に対してＸ地点の測定結果ＤＸを通知すると共に、吸気量の増加を指示し、移動制御部６４に対して移動装置４の切羽側への移動を指示する。これにより、吸気制御部６３は、通知された測定結果ＤＸに応じた増加量で集塵機３の吸気量を基準吸気量から増加させ、移動制御部６４は、移動装置４を切羽側に移動させることで、吸気用伸縮ダクト３１の吸気口３１ａをＸ地点の空気を吸気する伸長位置に移動させ（ステップＳ１１０）、制御動作を終了する。これにより、集塵機３によってＸ地点の汚染空気を速やかに吸気して粉塵を集塵することができ、Ｘ地点の汚染空気を速やかに換気することができる。なお、Ｘ地点での吸気量の増加は、Ｘ地点での切羽側に向かう空気の増加となり、汚染空気の封じ込めを強化した状態でＸ地点の換気を行うことができる。また、ステップＳ１０４で送風機２の送気量を増加させている場合、吸気量の増加量を送気量の増加量よりも大きい値とすることで、汚染空気の封じ込めを強化できる。
【0041】
ステップＳ１０６でＹ地点の測定結果ＤＹが粉塵濃度目標レベルＤｔｈ以上である場合、測定結果判定部６１は、吸気制御部６３に対してＸ地点及びＹ地点の測定結果ＤＸ、ＤＹを通知すると共に、吸気量の増加を指示し、移動制御部６４に対して移動装置４の坑口側を指示する。これにより、吸気制御部６３は、通知された測定結果ＤＸ、ＤＹに応じた増加量で集塵機３の吸気量を基準吸気量から増加させ、移動制御部６４は、移動装置４を坑口側に移動させることで、吸気用伸縮ダクト３１の吸気口３１ａをＹ地点の空気を吸気する短縮位置に移動させ（ステップＳ１１１）、制御動作を終了する。これにより、集塵機３によってＹ地点の汚染空気を速やかに吸気して粉塵を集塵することができ、Ｙ地点の汚染空気を速やかに換気することができる。なお、Ｙ地点での吸気量の増加は、Ｙ地点での切羽側に向かう空気の増加となり、汚染空気の封じ込めを強化した状態でＹ地点の換気を行うことができる。また、ステップＳ１０４で送風機２の送気量を増加させている場合、吸気量の増加量を送気量の増加量よりも大きい値とすることで、汚染空気の封じ込めを強化できる。
【0042】
ステップＳ１０１～Ｓ１１１の動作をＸ～Ｚ地点における測定結果のパターンで整理すると、図４に示す動作設定テーブル７０となる。この動作設定テーブル７０を記憶部５３に記憶させておき、測定結果判定部６１は、動作設定テーブル７０を参照して動作を決定するようにしても良い。
（第２実施形態）
第２実施形態の換気システムは、図５を参照すると、第１実施形態の構成に加え、物理的に汚染空気を封じ込めるカーテン９を備えている。
（第２実施形態）
第２実施形態の換気システムは、図５を参照すると、第１実施形態の構成に加え、物理的に汚染空気を封じ込めるカーテン９を備えている。
【0043】
カーテン９は、移動装置４と連結され、移動装置４の移動に伴って、図５（ｂ）に示すＸ地点とＹ地点との間の第１位置と、図５（ａ）に示すＹ地点とＺ地点との間の第２位置との間を移動可能に構成されている。また、吸気用伸縮ダクト３１の吸気口３１ａは、カーテン９に固定され、カーテン９がＸ地点とＹ地点との間の第１位置にある状態で伸長位置となり、カーテン９がＹ地点とＺ地点との間の第２位置にある状態で短縮位置となる。
【0044】
カーテン９としては、例えば、本出願人が先に提案した特願２０１１－６７０４７号の切羽封じ込め装置を採用することができる。
【0045】
第２実施形態における換気制御装置５による制御動作は、図６に示す動作設定テーブル７０ａとなる。すなわち、Ｘ地点の測定結果ＤＸが粉塵濃度目標レベルＤｔｈ以上であり、Ｙ地点の測定結果ＤＹが粉塵濃度目標レベルＤｔｈ未満の場合に実行されるステップＳ１１０において、吸気制御部６３は、通知された測定結果ＤＸに応じた増加量で集塵機３の吸気量を基準吸気量から増加させ、移動制御部６４は、移動装置４を切羽側に移動させることで、カーテン９をＸ地点とＹ地点との間の第１位置に移動させると共に、吸気用伸縮ダクト３１の吸気口３１ａをＸ地点の空気を吸気する伸長位置に移動させる。
【0046】
また、Ｙ地点の測定結果ＤＹが粉塵濃度目標レベルＤｔｈ以上である場合に実行されるステップＳ１１１において、吸気制御部６３は、通知された測定結果ＤＸ、ＤＹに応じた増加量で集塵機３の吸気量を基準吸気量から増加させ、移動制御部６４は、移動装置４を坑口側に移動させることで、カーテン９をＹ地点とＺ地点との間の第２位置に移動させると共に、吸気用伸縮ダクト３１の吸気口３１ａをＹ地点の空気を吸気する短縮位置に移動させる。
【0047】
なお、本実施形態では、送風機２による送気量を可変制御するように構成したが、送気ダクト２１の送気口２１ａに絞り機構を設け、送風機２による送気量に応じて、送気ダクト２１の送気口２１ａの径も可変制御可能に構成すると好適である。送気ダクト２１の送気口２１ａからの送気は、適切な風速で切羽まで到達することが望ましい。従って、送風機２による送気量が大きい場合に絞り機構によって送気口２１ａの径を大きく、送風機２による送気量が小さい場合に絞り機構によって送気口２１ａの径を小さく制御することで、適切な風速に設定することができる。
【0048】
また、本実施形態では、集塵機３による吸気量を可変制御するように構成したが、複数個の吸気用伸縮ダクト３１（排気口３２ａ）を設け、集塵機３による吸気量に応じて、吸気用伸縮ダクト３１（排気口３２ａ）の数も可変制御可能に構成すると好適である。この場合、集塵機３による吸気量が大きい場合に吸気用伸縮ダクト３１（排気口３２ａ）の数を多くすることで、広範囲の汚染空気を素早く吸気することができる。
【0049】
以上説明したように、本実施形態は、工事中のトンネルの汚染空気を換気する換気システムであって、切羽から距離が最も近いＸ地点（第１地点）における粉塵濃度を測定する測定器１Ｘ１、１Ｘ２（第１測定器）と、切羽からＸ地点よりも離れたＹ地点（第２地点）における粉塵濃度を測定する測定器１Ｙ１、１Ｙ２（第２測定器）と、切羽からＹ地点よりも離れたＺ地点（第３地点）における粉塵濃度を測定する測定器１Ｚ１、１Ｚ２（第３測定器）と、送気口２１ａがＸ地点とＹ地点との間に配置された送気ダクト２１を経由して外部空気を切羽に向けて送風する送風機２と、吸気用伸縮ダクト３１を経由で吸気した空気中の粉塵を集塵し、排気口３２ａがＹ地点とＺ地点との間に配置されている排気ダクト３２を経由して集塵後の空気を排気する集塵機３と、吸気用伸縮ダクト３１の吸気口３１ａをＸ地点の汚染空気を吸気する伸長位置とＹ地点の汚染空気を吸気する短縮位置とに移動させる移動装置４と、測定器１Ｘ１、１Ｘ２、測定器１Ｙ１、１Ｙ２及び測定器１Ｚ１、１Ｚ２の測定結果ＤＸ、ＤＹ、ＤＺに基づいて、送風機２の送気量、集塵機３の吸気量及び吸気口３１ａの位置を制御する換気制御装置５とを備えている。
この構成により、切羽からの距離が異なるＸ地点、Ｙ地点、Ｚ地点における測定結果ＤＸ、ＤＹ、ＤＺに基づいて送風機２の送気量と集塵機３の吸気量と吸気口３１ａの位置とを適切化して制御することができ、粉塵濃度を効率的に低下させることができる。
この構成により、切羽からの距離が異なるＸ地点、Ｙ地点、Ｚ地点における測定結果ＤＸ、ＤＹ、ＤＺに基づいて送風機２の送気量と集塵機３の吸気量と吸気口３１ａの位置とを適切化して制御することができ、粉塵濃度を効率的に低下させることができる。
【0050】
さらに、本実施形態において、換気制御装置５は、測定器１Ｚ１、１Ｚ２の測定結果ＤＺが粉塵濃度目標レベルＤｔｈ未満の場合に、予め設定された基準送気量で送風機２を駆動させ、測定器１Ｚ１、１Ｚ２の測定結果ＤＺが粉塵濃度目標レベルＤｔｈ以上の場合に、送風機２による送気量を基準送気量よりも増加させる。
この構成により、Ｚ地点において坑口側に向かう空気の増加となり、Ｚ地点での汚染空気を速やかに換気することができる。
この構成により、Ｚ地点において坑口側に向かう空気の増加となり、Ｚ地点での汚染空気を速やかに換気することができる。
【0051】
さらに、本実施形態において、換気制御装置５は、測定器１Ｘ１、１Ｘ２の測定結果ＤＸと測定器１Ｙ１、１Ｙ２の測定結果ＤＹとのいずれもが粉塵濃度目標レベルＤｔｈ未満の場合に、予め設定された基準吸気量で集塵機３を駆動させ、測定器１Ｘ１、１Ｘ２の測定結果ＤＸと測定器１Ｙ１、１Ｙ２の測定結果ＤＹとのいずれか１以上が粉塵濃度目標レベルＤｔｈ以上の場合に、集塵機３による吸気量を基準吸気量よりも増加させる。
この構成により、Ｘ地点及びＹ地点における粉塵濃度目標レベルＤｔｈ以上の汚染空気を集塵機３によって速やかに吸気して粉塵を集塵することができ、Ｘ地点及びＹ地点の汚染空気を速やかに換気することができる。
この構成により、Ｘ地点及びＹ地点における粉塵濃度目標レベルＤｔｈ以上の汚染空気を集塵機３によって速やかに吸気して粉塵を集塵することができ、Ｘ地点及びＹ地点の汚染空気を速やかに換気することができる。
【0052】
さらに、本実施形態において、換気制御装置５は、測定器１Ｘ１、１Ｘ２の測定結果ＤＸが粉塵濃度目標レベルＤｔｈ以上であり測定器１Ｙ１、１Ｙ２の測定結果ＤＹが粉塵濃度目標レベルＤｔｈ未満の場合に、移動装置４を制御して吸気用伸縮ダクト３１の吸気口３１ａを伸長位置に移動させ、測定器１Ｙ１、１Ｙ２の測定結果ＤＹが粉塵濃度目標レベルＤｔｈ以上の場合に、移動装置４を制御して吸気用伸縮ダクト３１の吸気口３１ａを短縮位置に移動させる。
この構成により、Ｘ地点及びＹ地点における粉塵濃度目標レベルＤｔｈ以上の汚染空気を効果的に封じ込めた状態で、Ｘ地点及びＹ地点における粉塵濃度目標レベルＤｔｈ以上の汚染空気を集塵機３によって速やかに吸気して粉塵を集塵することができる。
この構成により、Ｘ地点及びＹ地点における粉塵濃度目標レベルＤｔｈ以上の汚染空気を効果的に封じ込めた状態で、Ｘ地点及びＹ地点における粉塵濃度目標レベルＤｔｈ以上の汚染空気を集塵機３によって速やかに吸気して粉塵を集塵することができる。
【0053】
さらに、本実施形態において、汚染空気を物理的に閉じ込めるカーテン９を具備し、移動装置４は、カーテン９をＸ地点とＹ地点との間の第１位置と、Ｙ地点とＺ地点との間の第２位置とに移動させ、換気制御装置５は、測定器１Ｘ１、１Ｘ２の測定結果ＤＸが粉塵濃度目標レベルＤｔｈ以上であり、測定器１Ｙ１、１Ｙ２の測定結果ＤＹが粉塵濃度目標レベルＤｔｈ未満の場合に、移動装置４を制御してカーテン９を第１位置に移動させ、測定器１Ｙ１、１Ｙ２の測定結果ＤＹが粉塵濃度目標レベルＤｔｈ以上の場合に、移動装置４を制御してカーテン９を第２位置に移動させる。
この構成により、カーテン９によって汚染空気を切羽側に閉じ込めた状態で、Ｘ地点及びＹ地点における粉塵濃度目標レベルＤｔｈ以上の汚染空気を集塵機３によって速やかに吸気して粉塵を集塵することができる。
この構成により、カーテン９によって汚染空気を切羽側に閉じ込めた状態で、Ｘ地点及びＹ地点における粉塵濃度目標レベルＤｔｈ以上の汚染空気を集塵機３によって速やかに吸気して粉塵を集塵することができる。
【0054】
以上、実施形態をもとに本発明を説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【0055】
１Ｘ１～１Ｚ２ 測定器
２ 送風機
３ 集塵機
４ 移動装置
５ 換気制御装置
８ レール
９ カーテン
２１ 送気ダクト
２１ａ 送気口
３１ 吸気用伸縮ダクト
３１ａ 吸気口
３２ 排気ダクト
３２ａ 排気口
５１ センサＩ／Ｆ
５２ 表示部
５３ 記憶部
５４ 通信部
６０ 制御部
６１ 測定結果判定部
６２ 送気制御部
６３ 吸気制御部
６４ 移動制御部
７０ 動作設定テーブル
７０ａ 動作設定テーブル
２ 送風機
３ 集塵機
４ 移動装置
５ 換気制御装置
８ レール
９ カーテン
２１ 送気ダクト
２１ａ 送気口
３１ 吸気用伸縮ダクト
３１ａ 吸気口
３２ 排気ダクト
３２ａ 排気口
５１ センサＩ／Ｆ
５２ 表示部
５３ 記憶部
５４ 通信部
６０ 制御部
６１ 測定結果判定部
６２ 送気制御部
６３ 吸気制御部
６４ 移動制御部
７０ 動作設定テーブル
７０ａ 動作設定テーブル
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】