JP4284599B2

JP4284599B2 - 吊下型トンネル換気機の運転装置

Info

Publication number: JP4284599B2
Application number: JP2003277357A
Authority: JP
Inventors: 泰彦糸永
Original assignee: 株式会社三井三池製作所
Priority date: 2003-07-22
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2023-07-22
Also published as: JP2005042384A

Description

本発明は、ジェットファンやブースターファンと称されるトンネル内に設置された吊下型トンネル換気機の運転装置に関するものである。

図３に示すジェットファンやブースターファンなどの吊下型トンネル換気機本体Ｆ１１，Ｆ１２，Ｆ１３・・・は、トンネル内の天井に任意の間隔をあけて天井に吊り下げた状態で設置されている。前記吊下型トンネル換気機を作動することによって同一の換気流を作りトンネル両端のどちらか一方から排気する換気方法は、設備費を比較的少なくできること、換気流が車道を流れるために圧力損失が少なくすむこと等のメリットがあり、特に、長尺のトンネルにおいて、換気機の設置台数を多くしたときには、換気機の運転台数を増減させることによって交通量に応じた細かい制御が可能となることが特徴である。

そして、多くの換気機を一カ所で制御するため、電力ケーブルを介して換気機へ電力供給する換気動力盤と換気機の運転を制御する換気機電源がトンネル外にある電気室内に設置される。換気動力盤と各吊下型トンネル換気機Ｆ１１，Ｆ１２，Ｆ１３・・・のとは長尺の電力ケーブルで接続されているので、各電力ケーブルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３・・・はそれぞれが有する線路抵抗のため電圧降下を起こし、各吊下型トンネル換気機Ｆ１１，Ｆ１２，Ｆ１３・・・の電圧は換気動力盤からの供給電圧よりも電圧降下分低下する。

前記電圧降下率は、正常な運転を行うために、道路公団機材仕様書で６％以下と定められている。
トンネル口近くに換気機がある場合には、トンネル外に設置された電気室に設けられた換気動力盤と換気機との距離、即ち、電力ケーブルは短いため、電力ケーブルの線路抵抗による吊下型トンネル換気機Ｆ１１，Ｆ１２，Ｆ１３・・・のの電圧降下は規定値以内にとどめることができる。しかしながら、吊下型トンネル換気機が長尺のトンネル反対口近くにある場合には、吊下型トンネル換気機と換気動力盤との距離は長くなり、前記電力ケーブルと同径のものを用いたときには電力ケーブルの線路抵抗による降下電圧は大きくなり、電圧降下率の規定値の超過が生じる。

この問題は電力ケーブルを太くし線路抵抗を小さくすることによって解決されうるが、ケーブル断面積を広くすると、長尺の電力ケーブル自身の価格が高くなるばかりか、その大きさに合わせたハンドホールが必要となり、工事費が高くなるという問題がある。

そこで、太い電力ケーブルを用いずに従来使用されている太さの電力ケーブルを用いてこの問題を解決する手段として、実用新案第２５５９６７７号公報に、電源開閉用の手元開閉器を収納する箱体を吊下型トンネル換気機本体に隣接させその中に力率改善用コンデンサを収納して接続することによって、電力ケーブルの電圧降下および電力損失を減少させる、という方法が提示されている。

本方法は、図４に示すように、即ち吊下型トンネル換気機Ｆ１１，Ｆ１２，Ｆ１３・・・の運転装置の電気回路図において、運転／停止装置１１から吊下型トンネル換気機の電動機Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ１３・・・へ達する途中に設けられた配線用遮断器ＭＢ１１１，ＭＢ１１２，ＭＢ１１３・・・に隣接して力率改善用コンデンサＳＣ１１，ＳＣ１２，ＳＣ１３・・・を設置することによって、力率を改善し電圧降下率を減少させるものである。

更に詳しくは、図５の配線用遮断器ＭＢ１１１および力率改善用コンデンサＳＣ１の電気回路図に示すように、配線用遮断器ＭＢ１１１および端子板ＴＢとともに箱体１４内に収納された力率改善用コンデンサＣ１〜Ｃ３は個別に抵抗Ｒ１〜Ｒ３が並列に接続され、抵抗Ｒ１〜Ｒ３はコンデンサＣ１〜Ｃ３の放電の働きを果たす。コンデンサＣ１〜Ｃ３は各相毎に設けられ、同一容量を有し、例えば向こう電力１５ｋＶＡの改善用であって、１２５〜２００μＦである。抵抗Ｒ１〜Ｒ３は相互に等しい抵抗値を有し、これらの抵抗Ｒ１〜Ｒ３は省略されてもよい。

また、手元開閉器箱Ｂ１１は、吊下型トンネル換気機Ｆ１１のファンを駆動する誘導電動機に近接して設けられ、その吊下型トンネル換気機Ｆ１１のメンテナンスのために、誘導電動機の電源の開閉をするために設けられており、近傍に力率改善用コンデンサＣ１〜Ｃ３を収納することによって、運転／停止装置１１内に流れる電流Ｉ０および電力ケーブルＬ１１を流れるＩ１の虚数成分、即ち無効成分を減少することが可能となる。
実用新案第２５５９６７７号公報

ところが、従来の力率改善用コンデンサを換気機本体に隣接させて配置する手段により、電圧降下の抑制が可能になったものの、吊下型トンネル換気機の稼働中に電動機の電源をオフにしたとき生じるファンの慣性による回転に起因するコンデンサの自励現象によって、換気機の電圧が上昇するため、その電圧上昇分を考慮すると、９５％程度の力率改善にとどめなければならなかった。従って、これより更なる力率改善、即ち、電圧降下率の抑制をするためには、コンデンサの自励現象を起こさない方法が求められる。

また、前記発明によると力率改善用コンデンサはトンネルの側壁に取り付けられた配線用遮断器に隣接させた手元開閉器箱内に設置されたため、例えばトンネル内で火災が発生した場合等、損傷する恐れがあった。

本発明は、吊下型トンネル換気機用電源の開閉に伴う自励現象による電圧上昇を抑制するという前記問題点、および、トンネル内における火災時等での安全を確保するという前記問題点を解決するためになされたものであり、力率改善を限りなく１００％に近づけ、且つ火災等の非常時にも充分な安全性を保つことを提供するものである。

前記課題を解決するため、本発明である吊下型トンネル換気機の運転装置は、トンネル内に設置された吊下型トンネル換気機近傍に力率改善コンデンサを設置し、その回路にコンデンサの投入・遮断を行うコンタクター、更には、コンタクターのマグネットコイルを励磁する整流装置と半導体スイッチ、電流検出のための変流器およびそれらをつなぐ電力ケーブルからなる電気回路を有することとした。

即ち、稼働した吊下型トンネル換気機の電動機の電源をオフにした直後、吊下型トンネル換気機は慣性によって回転し続け、電源をオフにしたとしてもコンデンサを通して電流が流れる。一方で、電動機の電源をオフにすると、コンデンサの上位にある変流器を流れる電流検出値が０となるためにコンタクターを励磁する整流装置を制御する半導体スイッチもオフとなるため、コンタクターは回路を開放させる。従って、電動機の電源をオフにすることによって、コンタクターの下位に有るコンデンサは回路が遮断され、慣性によって回転する吊下型トンネル換気機の影響、即ち自励現象の影響を受けずに電源の開閉を可能とする。

また、トンネル内に設置された吊下型トンネル換気機が１つの動力ケーブルに接続された複数個であって、各吊下型トンネル換気機に電気回路がそれぞれ設置されているとともに、力率改善用コンデンサを有する前記電気回路がそれぞれの吊下型トンネル換気機毎に設置されることによって、電力ケーブルの線路抵抗による電圧降下を低減することができる。

更にまた、本発明の吊下型トンネル換気機の運転装置は、力率改善コンデンサ、コンタクター、整流装置、変流器および電力ケーブルなどの電気回路部をハンドホール内に設置することによって、手元開閉器箱をコンパクト化できるだけでなく、トンネル内で火災等が発生した場合においても電気回路への熱の伝導を低くし、非常時において安全性を高めることが可能となる。

本発明によると力率改善用コンデンサの上位にコンタクターを設けることにより、稼働した吊下型トンネル換気機の電源をオフにしたときに生じる力率改善用コンデンサの自励現象による電圧上昇を防止することができ、電圧降下率を限りなく１００％に近づけるコンデンサを用いることができる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１は、本発明の好ましい実施の形態の一つを示す概略図である。各吊下型トンネル換気機Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３・・・は、トンネル１２の長手方向に所定の間隔をあけてトンネル内の天井に吊り下げて設置される。手元開閉器箱Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３・・・とハンドホールＨ１，Ｈ２，Ｈ３・・・とは各吊下型トンネル換気機Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３・・・に対してそれぞれ隣接して設置される。

トンネル１２の天井１２１から吊り下げられた各吊下型トンネル換気機Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３・・・を駆動する誘導電動機の電源の配線用遮断器ＭＣＢは、それぞれ隣接した手元開閉器箱Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３・・・の中に設置される。手元開閉器箱Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３・・・に最も近いハンドホールＨ１，Ｈ２，Ｈ３・・・には、図２に示すように力率改善用コンデンサＳＣ、コンデンサの投入・遮断を行うコンタクターＭＣ１、コンタクターのマグネットコイルを励磁する整流装置ＲＦ１、前記整流装置ＲＦ１を制御する半導体スイッチＴｒ、電流検出のための変流器ＣＴ、およびそれらを接続する電力ケーブルが設置されている。

そして、交流電源から接続された順方向電磁接触器ＭＣＦと逆方向電磁接触器ＭＣＲとがトンネル１２入口に設けられた電気室（図示せず）の運転、停止を行う運転制御装置１１内に設けられ、さらに過負荷検出のためのサーマルリレーＴＨを経て電力ケーブルＬ１に電力が供給される。変流器ＣＴの出力によって配線用遮断器ＭＣＢは、過負荷時および事故の発生時に遮断される。

配線用遮断器ＭＣＢの下位に設置された力率改善用コンデンサＳＣの回路にコンタクターＭＣ１が配置される。コンタクターＭＣ１の励磁回路は近くの１００Ｖ電源を使用し整流装置ＲＦ１を介して直流電源を作る。変流器ＣＴを配線用遮断器ＭＣＢの上位に配置し、吊下型トンネル換気機（図示せず）の電動機Ｍに流れる電流を検出してＲＦ２で整流し、この電源でトランジスタからなる半導体スイッチＴｒをオンにしてコイルＭＣを励磁する。

電気室に設けられた換気機電源ＭＣＦまたはＭＣＲによって吊下型トンネル換気機の電動機Ｍの電源をオフにすると、電流が遮断されるので変流器ＣＴの電流検出は０となり半導体スイッチＴｒをオフにしてコンタクターＭＣ１を開放する。一方で、吊下型トンネル換気機の電動機Ｍは慣性によってファンは回転し続け、自励現象の原因となり電流を流す。

しかしながら、本実施の形態では、コンタクターＭＣ１によって回路が開放されることからコンデンサ回路が遮断され、電源オフ後のファンの回転によるコンデンサＳＣの自励現象は最小限に抑えられ、自励現象による電圧上昇は起こらない。そのため、コンデンサＳＣの力率を１００％に限りなく近くすることが可能となる。

また、吊下型トンネル換気機Ｆ２，Ｆ３・・・、手元開閉器箱Ｂ２，Ｂ３・・・、ハンドホールＨ２，Ｈ３・・・についての内部電気回路もそれぞれ前記説明と同様である。即ち、コンタクターＭＣ２，ＭＣ３・・・によって回路が開放されることでコンデンサ回路が遮断されコンデンサＳＣの自励現象は防止されるため、コンデンサＳＣの力率を１００％に限りなく近くすることが可能となる。

また、本発明の実施の形態によると、力率改善用コンデンサＳＣ、およびコンタクターＭＣ１，ＭＣ２，ＭＣ３・・・、整流装置ＲＦ１、半導体スイッチＴｒ、それらを接続する電力ケーブルＬ１，Ｌ２，Ｌ３・・・をハンドホールＨ１，Ｈ２，Ｈ３・・・内に設置することにより、手元開閉器箱内には配線用遮断器のみを設けるためコンパクト化が可能となり、それだけでなく、前記配線が全てトンネル壁内に設置されるため火災等の非常時においても直接災害を受けることなく破損等の被害を防止することが可能である。

本発明の装置が設置されるトンネルの断面図である。本発明における全体の構成を示す電気回路図である。先行技術の装置が設置されるトンネルの断面図である。先行技術の全体の構成を示す電気回路図である。図４に示される配線遮断機Ｍ１１１および力率改善用コンデンサＳＣ１１の詳細な電気回路図である。

符号の説明

１１運転制御装置、１２トンネル、Ｆ１〜Ｆ３，Ｆ１１〜Ｆ１３吊下型トンネル換気機、Ｂ１〜Ｂ３，Ｂ１１〜Ｂ１３手元開閉器箱、Ｈ１〜Ｈ３ハンドホール、Ｌ１〜Ｌ３，Ｌ１１〜Ｌ１３電力ケーブル、１２１天井

Claims

トンネル内に設置された吊下型トンネル換気機の運転装置であって、少なくとも力率改善用コンデンサとコンタクターを有する電気回路からなる吊下型トンネル換気機の運転装置において、前記電気回路が、力率改善用コンデンサ、コンデンサの上位に配置されたコンタクター、前記コンタクターのマグネットコイルを励磁する整流装置と半導体スイッチ、電流検出のための変流器、およびそれらをつなぐ電力ケーブル、とからなることを特徴とする吊下型トンネル換気機の運転装置。
前記トンネル内に設置された吊下型トンネル換気機が１つの動力ケーブルに接続された複数個であって、各吊下型トンネル換気機に電気回路がそれぞれ設置されている請求項１記載の吊下型トンネル換気機の運転装置。
前記電気回路がハンドホール内に設置された請求項１および２記載の吊下型トンネル換気機の運転装置。