道路トンネルの上部に並ぶ大きな円筒形の装置は、ジェットファンと呼ばれる換気設備です。平常時は排気ガスやすすを含む空気を動かして、トンネル内の空気環境と視界を保ちます。火災時には煙をすべて吸い取るのではなく、煙が流れる方向や速さを調整し、避難できる時間と空間を確保するために使われます。

すべてのトンネルに設置されるわけではなく、設置されていても常に回転しているとは限りません。必要な設備や運転方法は、長さ、交通量、勾配、車の進行方向、自然風、避難設備などによって変わります。

1. 巨大な円筒の正式名称はジェットファン

ジェットファンは、筒の内部にモーターと羽根車を備えた大型の軸流送風機です。家庭用の扇風機が周囲へ広がる風をつくるのに対し、ジェットファンはトンネルの入口から出口へ向かう方向に強い噴流を発生させます。

国土交通省の用語解説では、トンネルの天井部に複数台を取り付け、縦方向に一定の風速を発生させて換気する設備と説明されています。

国土交通省 東北地方整備局「ジェットファン」

主な役割は、次の3つです。

• 平常時の換気：排気ガスなどで汚れた空気を薄め、坑口方向などへ流す
• 視界の維持：すすや浮遊粒子によるかすみを抑える
• 火災時の煙制御：煙の流れる方向を調整し、避難や消防活動を助ける

「大きな扇風機」という理解は大きく外れていません。ただし、人を涼しくするための装置ではなく、トンネル全体の気流を管理する安全設備という点が重要です。

2. 平常時と火災時では役割が異なる

ジェットファンは、通常走行時と火災発生時で運転目的が変わります。

平常時の換気は、空気を良好な状態に保つことが目的です。一方、火災時は煙を完全に消すことよりも、危険な煙をどちらへ流すかが重要になります。

そのため、火災を検知した直後に、すべてのファンを同じ方向へ最大出力で回すとは限りません。火元、車両の滞留位置、避難口、もともとの風向などを考慮し、停止・運転・逆転を組み合わせる場合があります。

3. 強い噴流が周囲の空気を巻き込む仕組み

ジェットファンは、トンネル内の空気をすべて筒の中へ吸い込み、反対側へ送り出しているわけではありません。筒から勢いよく空気を噴き出し、その運動量を周囲の空気へ伝えることで、大きな空気の流れをつくります。

天井のジェットファン
          ↓
   強い噴流 →→→→→
      周囲の空気を巻き込む
──────────────────→
  トンネル全体に長手方向の流れが生まれる

この方式は縦流換気方式と呼ばれます。「縦」は上下方向ではなく、トンネルの長さに沿った方向を意味します。

噴流が進むと周囲の空気との間に速度差が生まれ、空気同士が混ざりながら流れが広がります。複数のジェットファンがつくる推力によって、壁面や停止車両などの抵抗に打ち勝ち、トンネル全体の空気を動かします。

メーカーの公式説明でも、排ガスで汚染されたトンネル内に換気風を発生させる設備とされ、機種によっては吹き出し方向を変更できると説明されています。

Panasonic「ジェットファン」

4. 普段は排気ガスと視界を管理する

道路トンネルは両端が開いていますが、長くなるほど途中の空気が入れ替わりにくくなります。交通量が多い時間帯や渋滞時には、排気ガスや空気中の細かな粒子が滞留しやすくなります。

換気制御では、設備に応じて次のような情報が使われます。

計測値が良好であれば、自然風や車両の走行による空気の流れだけで必要な換気量を確保できる場合があります。空気環境が悪化したときには、必要な台数を順番に起動したり、回転数を調整したりします。

自動車の排出ガス性能が向上しても、換気設備の役割がなくなるわけではありません。大型車が多い道路、長い上り坂、渋滞しやすい区間などでは条件が厳しくなります。さらに、火災時の煙制御という役割は、通常時の排出ガス量とは別に考える必要があります。

5. 車が走ることでもトンネル内に風が生まれる

自動車が走ると、車体の前方にある空気を押し、後方へ流します。多数の車が同じ方向へ進む一方通行トンネルでは、車両の列がピストンのように空気を動かします。この力は交通換気力と呼ばれます。

トンネル内の気流に影響する力は一つではありません。

• 車両の走行による交通換気力
• 坑口から吹き込む外風
• 両側の坑口に生じる気圧差
• 内外の温度差
• トンネルの高低差や勾配
• ジェットファンによる機械的な推力

一方向通行では交通換気力を利用しやすい一方、対面通行では反対方向へ走る車の作用が打ち消し合う場合があります。渋滞で車速が低下すれば、車が生み出す風も弱くなります。

ジェットファンは、常にトンネル内の空気をゼロから動かす装置ではありません。自然風や走行風を利用しながら、不足する力を補い、必要な方向へ気流を整える装置です。

6. 火災時は煙を吸うより流れを制御する

トンネル火災では、炎だけでなく煙が大きな危険になります。高温の煙は最初に天井付近を流れますが、冷えると次第に低い位置まで下がり、視界を奪います。有害な燃焼生成物を含むため、火元から離れていても煙に包まれると避難が難しくなります。

縦流換気では、ジェットファンによって煙を一定方向へ流し、火元の反対側に比較的煙の少ない空間を確保する考え方があります。

比較的煙の少ない側      火災地点          煙を流す側
← 避難方向             🔥     →→→→→ 煙

ただし、実際の運転方向はこの図のように単純に決まるわけではありません。次の条件によって変わります。

• 一方通行か対面通行か
• 避難者が火元のどちら側にいるか
• 避難口や避難連絡坑がどこにあるか
• 火災前からどちら向きの風が吹いているか
• 火災の規模と発生位置
• 排煙口や換気ダクトを備えているか

煙の逆流を抑えるために必要な風速も、トンネル断面、勾配、火災規模などによって異なります。風を強くすれば必ず安全になるわけではなく、避難者のいる方向へ煙を押し出さないように制御する必要があります。

火災時の運転方法はトンネルごとに異なります。ジェットファンが必ず一斉に回転する、煙が必ず出口方向へ流される、と一律には判断できません。

7. 「排煙設備」でも煙を完全には消せない

ジェットファンには煙をろ過したり、無害な物質に変えたりする機能はありません。煙を含んだ空気の流れをつくり、坑口や排煙口へ導く装置です。

主な排煙方法には、次のような違いがあります。

首都高速道路の山手トンネルでは、火災時の煙を排煙口から吸い込み、ジェットファンが空気の流れを調整して避難時間を確保する仕組みが案内されています。

首都高速道路「長大トンネル内の防災設備」

このような設備では、煙を吸い出す排煙口と、煙を排煙口へ導くジェットファンが連携します。トンネルごとに構造が異なるため、「どの施設でもファンが煙を入口や出口へ押し出す」と一律に考えることはできません。

8. 常に回っていないのは故障とは限らない

走行中にファンが止まって見えても、ただちに故障とは判断できません。必要なときだけ動かすほうが合理的だからです。

停止している主な理由には、次のものがあります。

1. 自然風や走行風だけで換気量が足りている
2. 空気の汚れや視界が管理範囲内にある
3. 必要な台数だけを選んで運転している
4. 電力消費と機器の摩耗を抑えている
5. 点検や整備のために停止している

設備によっては、回転数を変える制御や、吹き出し方向を変える運転が可能です。ただし、すべてのファンが同じ機能を持つわけではありません。

運転時間が短い設備でも、火災時に確実に作動する必要があります。そのため、モーター、羽根、軸受、振動、腐食、電気系統、支持金具などが点検されます。国土交通省も、ジェットファンを含むトンネル付属設備の点検状況を紹介しています。

国土交通省 関東地方整備局「老朽化対策の取り組み」

9. すべてのトンネルに設置されているわけではない

短いトンネルや交通量が少ない場所では、自然風や車両の走行風だけで必要な空気環境を保てる場合があります。そのため、ジェットファンが見当たらないからといって、安全設備が不足しているとは限りません。

設置の必要性を左右する主な条件は次のとおりです。

• トンネルの長さと断面積
• 交通量と大型車の割合
• 一方通行か対面通行か
• 平均速度と渋滞の発生状況
• 上り坂・下り坂の勾配
• 自然風が換気を助けるか妨げるか
• 坑口周辺の環境
• 火災時の避難計画
• 排煙ダクトや換気所の有無

長いトンネルでも、換気所に設けた大型送風機や排風機、天井の排煙口、電気集じん機などを組み合わせている場合があります。外見だけで換気能力や防災性能を判断することはできません。

また、ジェットファンを多く設置すれば無条件に安全性が上がるわけでもありません。設備費、電力、点検、故障時の対応、重量物の固定などを含め、必要な性能を満たす構成が選ばれます。

10. トンネル火災では設備任せにしない

ジェットファンや排煙口が設置されていても、煙が発生した場所にとどまってよいという意味ではありません。火災の規模や車両の停止状況によっては、設備の能力を超える可能性もあります。

火災や濃い煙を確認した場合は、情報板、トンネル内放送、ラジオ再放送、係員の指示を優先します。避難のため車を離れるときは、可能な範囲で左側へ寄せ、エンジンを止め、緊急車両が移動できる状態にすることが高速道路会社から案内されています。

C-NEXCO「トンネル内で火災が発生！」

初期消火は、火が小さく、退路を確保できる場合に限られます。煙が濃い、強い熱を感じる、火勢が拡大している場合は、消火を続けるより避難を優先します。

11. よくある質問

Q. トンネルを冷やすための設備ですか？

主目的は冷房ではありません。空気を動かすため涼しく感じる可能性はありますが、目的は排気ガスの換気、視界の維持、火災時の煙制御です。

Q. ジェットファンは煙を直接吸い込むのですか？

筒の中にも空気は通りますが、主な働きは強い噴流によって周囲の空気を巻き込み、トンネル全体に流れをつくることです。専用の排煙口がある場合は、煙をそこへ導く補助をします。

Q. 逆向きにも回せますか？

吹き出し方向を変更できる機種があります。対面通行トンネルの換気や、火災時の煙制御に使われます。ただし、機種や設備構成によって機能は異なります。

Q. なぜファンが何台も並んでいるのですか？

トンネルが長く、空気抵抗が大きいほど、1台だけでは必要な流れをつくれないためです。複数台を組み合わせれば、交通量や空気環境に応じて運転台数を調整できます。

Q. 天井から落ちてくる心配はありませんか？

本体は支持金具で固定され、設備によっては落下防止対策も施されます。重量物であるため、固定部の緩み、腐食、振動なども点検対象です。ただし、具体的な固定方法や点検内容は管理者や設備によって異なります。

Q. ジェットファンがあれば火災時も車で走り抜けられますか？

安全に通過できる保証はありません。事故車両、渋滞、濃煙、熱などで進めなくなる可能性があります。情報板や放送の指示に従い、必要な場合は非常口や避難連絡坑へ移動します。

12. まとめ

道路トンネルの上部にある円筒形の設備は、空気の流れをつくるジェットファンです。

要点を整理すると、次のようになります。

• 平常時は排気ガスやすすを薄め、視界と空気環境を保つ
• 強い噴流が周囲の空気を巻き込み、長手方向の流れをつくる
• 自然風や車両の走行風で足りない換気力を補う
• 火災時は煙を消すのではなく、流れる方向や速さを調整する
• 排煙口がある施設では、煙を吸い出す設備と連携する
• 必要なときだけ運転するため、停止中でも故障とは限らない
• トンネルの長さや交通条件によって、設備の有無と方式が異なる

次にトンネルを通るときは、ジェットファンだけでなく、非常口、押しボタン式通報装置、情報板の位置にも目を向けてみてください。普段は意識されにくい複数の設備が、通常走行と非常時の安全を支えています。