JP2014030417A

JP2014030417A - 温室用鋼管杭

Info

Publication number: JP2014030417A
Application number: JP2012182735A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Kunigome; 一幸国米; Makoto Takao; 誠高尾
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-08-03
Filing date: 2012-08-03
Publication date: 2014-02-20

Abstract

【課題】軟弱な地盤等でも温室を設置することを可能にする。
【解決手段】本発明の温室用鋼管杭は、温室の内側に打設され、その地表部には温室の土台を支持し沈下を防止する支持部と、台風等の影響を受けて温室が飛ばされたりすることを防ぐ為の浮き上り防止が連結されていて、更に、鋼管杭の内部に伝播された地熱を温室内で有効利用出来る送風装置を備えている。
【選択図】図１

Description

本技術は、地盤中の安定な地熱を鋼管杭より採取し、温室に有効利用されるとともに、温室の支持及び浮き上り防止機能を有する鋼管杭に関するものである。

背景技術としては、特許文献１及び２に示すように、鋼管杭を用いて先端部が閉塞する鋼管製の複数の中空の支持杭２１０を埋設し、上部を送風装置３００の室外吸気口３１１に連通して接続する第一本管４３０とそれぞれ連通して連結する装置を例示する（特許文献１）。

支持杭の連結方法としては、埋設した複数の支持杭２１０の上端部から、軸方向の一端部が中空の支持杭２１０の下端部近傍で開口し上端部から外部に延設する状態に可撓性の内管４２０をそれぞれ嵌挿して配設し、内管４２０の延設する他端部を、送風装置３００の室外排気口３１２に連通して接続する第二本管４４０とそれぞれ連通して連結する。地中と良好に熱交換した支持杭２１０内の空気を部屋の空調に直接利用でき、簡単な構成で施工が容易に確実な建造物の支持力を有した基礎を利用し空調を行っている。

次に、建屋１２を支持するパイル２０を中空状に形成して、地中に埋設する。このパイル２０内に外気を導入し、導入した外気を該パイル２０内で地熱と熱交換する装置を例示する（特許文献２）。

その地熱と熱交換した外気をパイル２０内から空調機３８に導入して空調する。ここで、前記地熱の温度変動幅は、一日を通じて小さいので、前記パイル２０内で熱交換して得られる外気も温度変動幅が小さい外気が得られるため、空調機３８には、温度変動幅が小さくなった外気が導入されるので、空調機３８で調整する温度幅も小さくて済み、これにより、大風量を要する建屋１２を空調する場合であっても、少能力の空調機３８で賄うことができる。

特願２００６−２８１３２９（Ｐ２００６−２８１３２９）公報特願平７−３４８０２５公報

ところが、前記特許文献１の「空調システム、および、建造物の建造方法」では、支持杭を打設しなければならない位置が、必ず基礎部分の直下になければ支持杭としての役割が果たせず、基礎部分を打設する前にその複雑な空調装置を連結しなければならないため、空調パイプが外れたり、結露等により空調パイプが水没したりした場合は修理が困難となるという課題がある。

また、特許文献２の空調方法では、重量のある建屋を支持するためにパイルが必ず基礎部分の直下に存在するため、温室の様な簡単な構造の建屋の場合、基礎部分が略地表部と近接しているために挿通パイプ等が温室の外側の外気の影響を受けやすく、地熱の利用効率が低くなり易いという課題がある。

上記課題を解決するために、第１の発明の温室用鋼管杭は、
温室の室内側の地盤中に打設される鋼管杭で、
該鋼管の上部に温室の躯体の沈下を防止するための支持板と、
台風等の強風で温室が飛ばされることを防止するための浮き上り防止機能を有する固定具が具備されている。

本書の発明において、前記支持板は１本の鋼管杭に複数の支持板を取付け、１か所以上の土台を支持するようにしても良い。

また、前記浮き上り防止機能も、１本の鋼管杭から複数の固定具が、土台、根太及び柱等に取り付けられていても良い

第２の発明の温室用鋼管杭は、前記第１の発明において、
前記鋼管杭の長さが、地盤中に少なくとも３ｍ以上打設されている態様を例示する。

この構成によれば、３ｍ以上の深度で、より望ましくは５ｍ以上の深度の地盤中の温度は略１年中１５℃〜１６℃を維持しており、建物内部であったり、地表面や外気の影響を受けにくいような環境であれば、３ｍ以上の深度の鋼管杭であれば、１０℃前後の安定した地熱を管内部に取り込むことが可能となるのである。

第３の発明の温室用鋼管杭は、前記第１及び第２の発明において、
前記鋼管杭の底部内面に、外気温等の影響を受け、温室上部や内部で加温もしくは冷却された空気を鋼管杭底部へ送風するための送風管が取り付けられている態様を例示する。

この構成によれば、地熱を用いて外気温の影響を受けにくく、昼夜を問わず温室内の温度を略一定に保つことが出来る。

第４の発明の温室用鋼管杭は、
前記鋼管杭の底部内面に、結露して溜まった水分を蒸発させるための布製のシートが取り付けられている態様を例示する。

この構成によれば、地下５ｍ以上の１５℃前後の地熱により鋼管杭内部の空気が１５℃に保たれようとするが、そこに温度差のある空気を送風することにより結露が発生し、鋼管杭内部に結露した水が滞留することとなる。

この水をフェルト状の繊維を用いて、その毛細管現象により水分を上昇させ、送風効果と相まって簡単に蒸発させることができる。

第５の発明の温室用鋼管杭は、
前記鋼管杭の底部内面に、加温用のヒーターが取り付けられている態様を例示する。

この構成によれば、そもそも温室と云うものは、冬期において加温が必要な野菜やキノコ類を育成するためのものであり、従来は、灯油や重油等を用いたボイラーを燃焼させて加温していたが、排気ガス等の発生があるため、温室内部の環境を考慮し、特に厳冬期は外部の冷たい空気を利用しなければならず、例えば外気温が摂氏０℃であった場合、摂氏２５℃まで加温しようとすると温度差が２５℃となるが、鋼管杭の底部内面に取付けられたヒーターの周辺は厳冬期であっても１５℃から１６℃の地熱の影響を受けた空気であり、その差は１０℃であるから、少ないエネルギーで効率の良い加温が可能となる。

さらに、当該温室に取付けられた太陽光発電装置等で発電された電力を用いることで、排気ガス等による換気の問題も解消され、エネルギー効率が更に高まるのである。

本発明に係る温室用鋼管杭によれば、地盤中の安定な地熱を鋼管杭より採取し、温室に有効利用できるという優れた効果を奏する。

本発明の鋼管杭上部の支持板と浮上がり防止具が、温室の土台部を固定している態様の一例を表す断面図である。本発明の鋼管杭上部に取付けられた支持板及び連結具の態様を表す断面図である。温室内部で冷却された空気を送風装置を介して鋼管杭の底部に送風し、上昇気流を発生させる態様を示した断面図である。鋼管杭底部に溜まった水をフェルト状の繊維を用いて蒸発させる態様を示す断面図である。本発明の鋼管杭にヒーターが取り付けられている態様を示す断面図である。本発明に用いる送風装置の送風路を表す断面図である。本発明の根太の転び留め及び送風装置等に用いる電力を供給するための太陽光発電パネルを示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。図１〜図８は本発明を具体化した温室用鋼管杭の一実施形態を示している。本発明の温室用鋼管杭は、例えば図１に見られるように、温室の室内側の地盤中に打設された鋼管杭１で、底部、つまり杭の先端部は鋭角に閉ざされた形状で水密性を有し、その周囲には支持力と打ち込み性を高めるための翼が取り付けられている。

鋼管杭上部、つまり杭の地表部に近いところには、温室の躯体の沈下を防止するため支持板５により土台２を支持し、台風等の強風で温室が飛ばされることを防止するための浮き上り防止機能を有する浮上がり防止板６がスタッド３へ、杭の打設後に溶接やネジ止めにより取り付けられている。

本例の鋼管杭１には、地熱を効率良く取り込み、利用するための役割もあるため３ｍ以上の深さまで打設することが肝要であるが、より好ましくは、年間を通じて１５℃〜１６℃がある地下５ｍ以上の深さまで打設することが望ましい。

また、本例の鋼管杭１は地熱を取り込んだり送風用の配管を挿入することを考慮すると内径がφ１００以上のもので、支持板等を取付けなければならないので肉厚としては４ｍｍ以上の鋼管が好ましい。

更に、鋼管杭は円柱状であり、それに溶接したりボルトにより取付けられる支持板は、１本である必要がなく、温室の角部分等では２か所以上の土台を支持するようにしても良い。

次に、図２について説明する。土台２の下に土嚢１１を敷詰め、その土嚢２を支持板５で支持するようにしている。これは、寒冷地等で金属製の支持板が余り地表面近くに近接することで、外気や地表面の温度の影響を受けやすくなる為、温室の躯体を形成する熱伝導性の低い木材以外は、なるべく外気に直接触れないような構造にしておかなければならない。

また、浮上がり防止具６としては、ボルト等での締め込み調整が可能なものを用いても良く、１本の鋼管杭から複数の浮き上り防止具を用い、任意の方向の温室７の木製スタッド数か所に取付けても良い。

次に、図３について説明する。本発明で実施された鋼管杭は外径が２１６．３ｍｍ、肉厚が約８ｍｍのもので、長さ４ｍのものを２本、溶接により８ｍにし、杭の先端部にはペンシル状のキャップとその上部に翼を溶接したもので、地表部に３００ｍｍの杭頭部を出し、地盤中に約７．８ｍ打込まれたようになっている。

この鋼管杭の内部に、送風装置に連結された、底から約０．５ｍの位置に直径２０ｍｍ、先端部が地表方向にＵ字型に曲げられた送風用のポリエチレン管が挿入されていて、外気の影響を受けて温室内で冷却された、もしくは加温された空気を送風し、年間を通じ一定の地熱の影響を受けた空気を温室内に循環させるようになっている。

次に、図４について説明する。前記送風装置に連結された送風管から送風される空気は、地熱の影響を受けた鋼管内の温度と大きく気温差が生じることがあり、それは結露となり鋼管内の底に徐々に貯留することとなる。

そのため、フェルト状の繊維テープを用いて杭底部に溜まった水をＵ字型に曲げられた送風管の吹き出し口より上の位置まで吸い上げ、送風により蒸散させるようになっているので、前記送風用の管に取付けたり、鋼管杭の内面に両面テープ等で貼りつけても良い。

次に、図５について説明する。この図は、本発明の鋼管杭１の内面底部のヒーター１７や排気口１１などのレイアウトを表すもので、送風用の吸排気口より上側の鋼管杭の内面に加温用のヒーター１７が取り付けられている。

地表面から５ｍ以上打設された鋼管杭の場合、杭底内部に対して送風を行わなければ鋼管杭内部の空気は地熱の影響により、摂氏１５℃から摂氏１６℃を維持し続けるのであるが、送風量によっては地熱の影響を受ける前に段々と冷えて来るためヒーター１７により加温してやることで所望の温風を連続的に得ることが可能となる。

次に、図６について説明する。この図は、本発明に用いる送風装置の送風路を表すもので、温室内側に打設された鋼管杭１の略底部分の地熱の影響を受けた空気に対し、鋼管杭の底部分に、送風装置９の送風管１２の先端の吹出し口が排気口１１となり、そこから吹出される送風により、地熱の影響を受けた空気１６を地表部分に送り出すことが出来る。

この地熱の影響を受けた空気１６は、深度や地下水の影響も若干あるが、３ｍ以上の深さで摂氏１２度前後、５ｍ以上の深さであれば、年間を通じ摂氏１５度から摂氏１６度の略一定の温度で保たれていて、冬期であれば外気温により温室内部の温度が冷やされているため、地熱の影響を受けた空気１６は上昇気流となり、温室内部を加温させながら天井部分の吸気口１０により吸気され、送風装置９の管路を経由し、この動作が繰り返されることにより徐々に温室内部の気温を地熱の温度近辺まで上昇させることが出来るのである。

また、夏場においては温室内部の温度が地熱より上回り、外気温が３０℃以上になった場合、特に天井部分の気温が最高値となるため、天井部分に設置された吸気口１０により吸気し、鋼管杭底部の排気口から吹出させることにより、地熱の影響を受けた空気１６を温室内部に送風して温度を下げることが可能となるのであるが、送風装置の送風方向を逆にし、吸気口１０と排気口１１の役割を逆にして、鋼管杭の底部１５の地熱の影響を受けた空気１６を吸気し、天井部分の排気口や外気の影響を受けやすい出入り口付近へ送風することで、温室内部の気温をコントロールすることが出来る。

次に、図７について説明する。この図は、本考案に用いる送風装置やヒーター１７に用いる電力を供給する装置に太陽光発電を用いる態様を示すもので、ツーバイフォー工法のように等ピッチのスタッド３や屋根の根太４部分に温室内側シート１８及び温室外側シート１９夫々を貼り２層構造とした上に太陽光発電装置１３を取付けたものである。

この太陽光発電装置は、最低二つのスタッド３や根太４を跨いでビスにより固定されているもので、スタッド３や根太４の転び留め防止効果も発現するようになっている。

本図は、太陽光発電装置の取り付け位置を温室の内側に設けた態様を示すもので、スタッド３や根太４の陰になると発電効率が低下してしまうため、角度により効率を高めるために構造材の側面に反射板を設け、発電効率を高めるようにしている。

また、一般的に太陽光発電装置は屋外の太陽光に暴露されるところに設置することが適切な設置場所であるが、海岸地域等の場合、塩害による発電装置の故障やヒートサイクルによる装置の寿命低下を防止する効果もある。

以下に、本発明の温室用鋼管杭を用いた温室の温度調節方法の一例について説明する。
（１）幅６．１ｍ、奥行き３．６６ｍ、手前側の軒までの高さ２．４ｍ、奥側の軒の高さが３．２ｍの温室を建設するにあたり、該温室の土台から内側に５０ｃｍの４角及び長手方向の中心部に夫々１本の合計６本の鋼管杭を地表部に３０ｃｍ杭頭を残すように打設した。本鋼管杭は、外径１６５．２ｍｍ、内径１５５．２ｍｍ長さ８ｍのものである。

（２）この鋼管杭の杭頭部分の地面を１ｍ掘り下げ、支持板を地表部のＧＬ２１の高さと水平になる様に溶接により取付けた（図１参照）。

（３）温室の躯体となる材料は、３８ｍｍ×８９ｍｍのツーバイフォー工法に用いられる松材を用い、４０７ｍｍピッチで組み上げ、外壁部分及び内側部分に６０μのアクリルフイルムに３０μのポリエステルフイルム２枚をラミネートしたフイルムと積層したものを用いて覆い、躯体部分に固定した。

（４）鋼管の杭頭に浮上がり防止具を溶接し、反対側を高さ１ｍの躯体部分にボルトで固定した。

（５）この施工時の外気温は５℃で、温室の内部の気温は７℃、鋼管杭内部の地下６ｍ付近の温度は１６℃を示し、鋼管杭の地表部に上昇してくる空気の温度を測定すると同じく１６℃を示していた。

以上のように構成された本例の温室用鋼管杭によれば、僅かな風量のものであるが、地熱により加温された鋼管杭内部の温風が少しずつ上昇して来て、２４時間後には外気温が４℃であったが温室内部の温度が１０℃となった。

また、比較対象用に土台の真下に同じ規格の本鋼管杭を打設し、地表部に上昇してくる空気の温度を測定したところ、外気や風の影響を受け易いため１４℃で、土台から５０ｃｍ外側に打設されたものは１２℃という低い値を示した。

また、壁面や屋根部分に太陽光発電パネルを採光に問題の無い範囲で設置し、発電された直流電力を交流に変換することなく、本鋼管杭の内部に設置するヒーターや直流モーターを用いた送風装置を稼働させることにより、地熱や太陽光と云った自然エネルギーを効率良く利用した温室の温度調整が可能となる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
１土台を支える土嚢の下側にＨ型鋼等を敷き、複数の土嚢を支えるようにし、それを鋼管杭に取付けた支持板で支持するようにしたもの。
２温室の角部分の土台２か所以上に、鋼管杭から支持板が取付けられて支持すること。
３太陽光発電パネルの内側に断熱パネルが取り付けられていること。
４温室の構造材として用いられる木材に柿渋等の防腐及び抗菌効果のある塗料が塗布されていること。
５温室をラッピングするシートが、太陽光との反応により、電力を発生させることが可能なものであること。
６太陽光発電パネルが、温室の屋根根太またはスタッド部分の外側もしくは内側だけでなく、側面部分に取付けられていること。
７送風装置の吸気及び排気管が温室の外側に延びていて、必要に応じて室外に吸気もしくは排気が出来ること。
８鋼管杭を構成する鋼管が、内側に熱伝導効率を高める目的のリブが取り付けられていること。
９温室のラッピングに用いられるシートが、遮熱効果の有る無機物を利用したシートであること。
１０岩盤等の影響で、３ｍ以上の長さの杭の打設が困難な場合であっても、相応の支持力と浮上がり防止効果がある鋼管杭であれば、ヒーターを設置して加温用にのみ利用すること。

１鋼管杭
２土台
３スタッド
４根太
５支持板
６浮き上り防止具
７温室
８フェルト
９送風装置
１０吸気口
１１排気口
１２送風管
１３太陽光発電装置
１４土嚢
１５鋼管杭底部
１６地熱の影響を受けた空気
１７ヒーター
１８温室内側シート
１９温室外側シート
２０反射板
２１ＧＬ

Claims

温室の室内側の地盤中に打設される鋼管杭で、
該鋼管の上部に温室の躯体の沈下を防止するための支持板と、
台風等の強風で温室が飛ばされることを防止するための浮き上り防止機能を有する固定具が具備されていることを特徴とする温室用鋼管杭。
前記請求項１の鋼管杭の長さが、
地盤中に少なくとも３ｍ以上打設されていることを特徴とする温室用鋼管杭。
前記鋼管杭の底部内面に、外気温等の影響を受け、温室上部や内部で加温もしくは冷却された空気を鋼管杭底部へ送風するための送風管が取り付けられていることを特徴とする請求項１〜３記載の温室用鋼管杭。
前記鋼管杭の底部内面に、結露して溜まった水分を蒸発させるための布製のシートが取り付けられていることを特徴とする請求項１〜２記載の温室用鋼管杭。
前記鋼管杭の底部内面に、加温用のヒーターが取り付けられていることを特徴とする請求項１〜４記載の温室用鋼管杭。