JP2016023419A - 支柱支持構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】風力発電用風車や太陽電池パネルや電力中継器具などの重量物が取り付け可能であり、略鉛直に配向される支柱を、傾斜地に設置するに当たり、その設置が安定であると共に、寄り付き道路の造成や大がかりな基礎工事を要することなく容易に行え、工期及び工費の低減にも寄与する支柱支持構造体を提供する。【解決手段】略鉛直に配向される支柱２０を、傾斜地に設置する支持構造体であって、支柱とその周囲の複数地点の地面との間に設けられ、複数方向から支柱を支持する複数の支線と、支柱の下部に設けられ、支柱から地面に対する力を受ける受圧板３０と、受圧板の下の地中に設けられ、受圧板を固定するアンカー３１と、受圧板が傾斜地１０の傾斜方向へずれ落ちることを防止するずれ落ち防止機構とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、風力発電用風車や太陽電池パネルや電力中継器具などの重量物を取り付け可能であり、略鉛直に配向される支柱を、傾斜地に設置する支持構造体に関する。

従来、山間部や河川敷や海岸沿いなどの傾斜地は、有効利用されていない。
その反面、陸上設置風力発電事業は、用地難や、傾斜地での設置の困難さのため普及していない。陸上設置風力発電装置を、従来工法では設置が困難であった斜面に、コンクリート打設等を要することなく容易に設置できれば、土地の有効利用とエネルギー生産とに寄与する。
太陽電池パネルや電力中継器具などの傾斜地への設置についても同様である。

一般的な陸上設置風力発電装置の基礎の設計・施工は、寄り付き道路の造成や掘削・配筋・アンカー設置・コンクリート打設を伴う。特に陸上設置風力発電装置は、海岸沿いや河川敷等の風況の良い斜面に設置することが好ましいが、そのような土地への設置は、資材の運搬や基礎工事にも難があった。

風力発電用風車の設置に関する従来技術として、特許文献１〜６が挙げられる。
特許文献１には、支柱を支線で支持する軽量装置が開示されているが、傾斜地では転倒の恐れが大きく、また、華奢な構造のため、売電可能な数KW〜数十KWの小型〜中型風力発電装置の設置には適さない。同様に特許文献２〜６など従来の技術では、容易に傾斜地に安定して設置できる構成はなかった。

特開平１１−２７０４５６ 特開平５−１７２０３６ 特開２００４−１５０３１３ 特開２００７−１４６５２４ 特開２０１０−３８０６１ 特表２０１１−５２２１６０

そこで、本発明は、風力発電用風車や太陽電池パネルや電力中継器具などの重量物が取り付け可能であり、略鉛直に配向される支柱を、傾斜地に設置するに当たり、その設置が安定であると共に、寄り付き道路の造成や大がかりな基礎工事を要することなく容易に行え、工期及び工費の低減にも寄与する支柱支持構造体を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の支柱支持構造体は、次の構成を備える。すなわち、略鉛直に配向される支柱を、傾斜地に設置する支持構造体であって、支柱とその周囲の複数地点の地面との間に設けられ、複数方向から支柱を支持する複数の支線と、支柱の下部に設けられ、支柱から地面に対する力を受ける受圧板と、受圧板の下の地中に設けられ、受圧板を固定するアンカーと、受圧板が傾斜地の傾斜方向へずれ落ちることを防止するずれ落ち防止機構とを備えることを特徴とする。

ここで、受圧板のずれ落ち防止機構を、受圧板とその上方の地点の地面との間に設けられ、受圧板を上方から支持する支線で構成してもよい。

その支線としては、傾斜面上の略真上から支持する支線と、傾斜面上の斜め上から支持する複数の支線との少なくとも一方が好ましい。すなわち、傾斜面上の略真上から支持する支線のみでもよいし、傾斜面上の斜め上から支持する複数の支線のみでもよいし、傾斜面上の略真上から支持する支線と、傾斜面上の斜め上から支持する複数の支線との両方でもよい。

また、受圧板及び受圧板のずれ落ち防止機構を、受圧板の周囲の地面に敷き詰められたプレキャストコンクリート部材の一部で構成してもよい。

また、受圧板及び受圧板のずれ落ち防止機構を、傾斜地に設置された法面崩壊防止用グラウンドの一部で構成してもよい。

上記いずれかの構成において、更に、受圧板が震動によって傾斜面に沿ってずれることを防止する耐震防止機構を設けて、支柱の安定の強化に寄与させてもよい。

また、支柱の下端部と受圧板との間に、支柱を回動可能に支持する接続部材を設けて、支柱の設置や保守の利便に寄与させてもよい。

支柱の上部に風力発電用風車を設けて、風力発電に供してもよい。

同様に、支柱の上部に太陽電池パネルを設けて、太陽光発電に供してもよい。

本発明によると、支柱を、傾斜地に安定して設置でき、また、その設置に伴う工事を、従来工法より大幅に簡便化できる。

支柱支持構造体の実施例を示す要部説明図 支柱用支線と、支柱及び風力発電用風車の自重による反力と、風力発電用風車にかかる風荷重による反力との関係の検討結果を示す説明図 同、別検討結果を示す説明図 受圧板のずれ落ち防止機構の別実施例を示す説明図 同、別実施例を示す説明図 同、別実施例を示す説明図

以下に、本発明の実施形態を、図面に示す実施例を基に説明する。なお、実施形態は下記の例示に限らず、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で、前記特許文献など従来公知の技術を援用して適宜設計変更可能である。
ここでは、支柱の上部に風力発電用風車を取り付ける例を挙げるが、支柱には、太陽電池パネルや電力中継器具などの重量物を同様に取り付け可能である。

図１は、本発明による支柱支持構造体の実施例を示す要部説明図である。
支柱（２０）は、略鉛直な配向で、傾斜地の斜面（１０）に設置される。支柱（２０）の上部には風力発電用風車（２１）が取り付けられる。

支柱（２０）の下部には、支柱（２０）から地面に対する力を受ける受圧板（３０）が備わる。受圧板（３０）の下の地中には、受圧板（３０）を固定する受圧板用アンカー（３１）が備わる。
受圧板用アンカー（３１）としては、剪断力や引張り力にも抗するパイプ式アンカーやエフアールアンカーやルートアンカーやブレイクアンカーなど、各種アンカーが利用可能である。

支柱（２０）とその周囲の複数地点の地面との間には、支柱用支線（３２）が張設され、多方向から支柱（２０）を引っ張って支持する。支柱用支線（３２）は、支柱（２０）の回りに略対称的に３本以上、好ましくは８本程度設けられる。
支柱用支線（３２）の設置される地面にも、受圧板用アンカー（３１）と同様の支柱支線用アンカー（３３）を設けることが好ましい。

図２及び３にそれぞれ、支柱用支線（３２）を８及び４本用い、出力１及び５ｋＷの風車を取り付けた場合、支柱用支線（３２）としてのワイヤーの張力と、支柱（２０）及び風力発電用風車（２１）の自重（ＧＬ）による反力と、風力発電用風車（２１）にかかる風荷重（Ｗｗ）による反力との関係を検討した実験結果を示す。いずれの場合も、風力発電用風車（２１）の荷重条件（ＧＬ＝１０ｋＮ、Ｗｗ＝１２ｋＮ）に適することが確認された。

受圧板（３０）には更に、傾斜地の傾斜方向へずれ落ちることを防止するずれ落ち防止機構が備わる。
受圧板（３０）のずれ落ち防止機構には、受圧板（３０）とその上方の地点の地面との間に設けられ、受圧板（３０）を上方から支持する受圧板用支線（３４）が使用できる。受圧板用支線（３４）としては、傾斜面上の略真上から支持する支線が好ましく、その支線の両側にそれぞれ、傾斜面上の斜め上から支持する１以上の支線も設けてもよい。
受圧板用支線（３４）の設置される地面にも、受圧板用アンカー（３１）と同様の受圧板支線用アンカー（３５）を設けることが好ましい。
このような支線式によると、支柱（２０）などの部材に高い剛性が不要なため、その鉄骨等をスリム化でき、費用を削減できる。また、複数の支線により連結されているので、仮に１つの支線が切れたり支柱が転倒しても、斜面からの落下を防止できる。

受圧板（３０）に更に、震動によって傾斜面に沿ってずれることを防止する耐震防止機構を設けて、支柱（２０）の安定を強化してもよい。
耐震防止機構としては、剪断力及び引張り力にも抗するパイプ式複合アンカーなど、従来公知の装置が使用できる。

また、支柱（２０）の下端部と受圧板（３０）との間に、支柱（２０）を回動可能に支持する接続部材を設けてもよい。そのような接続部材としては、２枚の板状体の間に１回動軸を有する部材など、従来公知の装置が使用できる。
これによると、支柱（２０）を容易に立てたり倒したりできるので、支柱（２０）の設置の利便の他、風力発電用風車（２１）などの保守を容易に行え、高所作業が不要になり安全性も高まる。また、台風が多く来襲する地域などでは、強風時に支柱（２０）を倒して事故を予防することができる。

支柱（２０）の設置地としては、海岸沿い、河川敷、山地、ゴルフ場、牧場、道路や堤防の法面など、風況の良い様々な傾斜地に適用可能である。
なお、山間部の樹木群の中に設置し、樹木の先端部分よりも高い位置に風力発電用風車（２１）等を設置すれば、自然への影響や見る人の違和感を減らし、土地の有効利用も高まる。樹木の伐採が必要な場合でも起伏やメンテナンスに必要な部分だけ行えばよいので環境にやさしい。立軸タイプ風車であれば、バードストライク問題も緩和される。
また、人工防風林の中に設置し、樹木の先端部分よりも高い位置に風力発電用風車（２１）等を設置すれば、下部で防風機能、上部で発電機能を設けることも可能になる。
そして、本発明によると、風力発電施設の設計と施工を容易に行え、電力の地産地消に役立ち、災害時の電力供給にも寄与する。

図４は、受圧板（３０）のずれ落ち防止機構の別実施例を示す説明図である。
斜面に敷き詰められたプレキャストコンクリート部材（１１）の一部に、支柱（２０）や支柱用支線（３２）を設置して、プレキャストコンクリート部材（１１）を、受圧板（３０）とその受圧板（３０）のずれ落ち防止機構として機能させることができる。これによると、既存の設備の利用、または、プレキャストコンクリート部材（１１）の施工との協同によって、風力発電施設を設置できる。

図５及び６もそれぞれ、受圧板（３０）のずれ落ち防止機構の別実施例を示す説明図である。
斜面に設置された法面崩壊防止用グラウンド（１２）（１３）の一部に、支柱（２０）や支柱用支線（３２）を設置して、法面崩壊防止用グラウンド（１２）（１３）を、受圧板（３０）とその受圧板（３０）のずれ落ち防止機構として機能させることができる。これによると、既存の設備の利用、または、法面崩壊防止用グラウンド（１２）（１３）の施工との協同によって、風力発電施設を設置できる。
なお、法面崩壊防止用グラウンド（１２）は、傾斜地に不連続に設置された法面崩壊防止用グラウンドアンカーの表面部分を指し、法面崩壊防止用グラウンド（１３）は、傾斜地に連続的に設置された法面崩壊防止用グラウンドアンカーの表面部分を指す。このような法面崩壊防止用グラウンドアンカーとしては、格子状のものなど従来公知の装置が使用できる。

特に、法面崩壊防止用グラウンド（１２）（１３）の構造設計において安全性が十分確保される範囲、すなわち、支柱（２０）及び支柱用支線（３２）に最大限の力がかかっても法面崩壊防止に影響を及ぼさない程度の力しかかからない範囲で、支柱（２０）及び支柱用支線（３２）を設置すれば、既存の法面崩壊防止用グラウンド（１２）（１３）の補強を新たに施す必要がないので、簡便かつ低コストである。既存の各地の法面崩壊防止用グラウンド（１２）（１３）の中から、風況の良い場所を選定し、各安全性の余裕度を勘案すると、候補地の選定と国土の有効利用に繋がる。

本発明によると、工期及び工費の嵩まない比較的容易な工事により、傾斜地に支柱を安定して設置できるため、土地の有効利用と共に発電設備等の新設にも寄与することができ、産業上利用価値が高い。

１０ 傾斜地の斜面
１１ プレキャストコンクリート部材
１２、１３ 法面崩壊防止用グラウンド
２０ 支柱
２１ 風力発電用風車
３０ 受圧板
３１ 受圧板用アンカー
３２ 支柱用支線
３３ 支柱支線用アンカー
３４ 受圧板用支線
３５ 受圧板支線用アンカー

Claims (9)

1. 略鉛直に配向される支柱を、傾斜地に設置する支持構造体であって、
   支柱とその周囲の複数地点の地面との間に設けられ、複数方向から支柱を支持する複数の支線と、
   支柱の下部に設けられ、支柱から地面に対する力を受ける受圧板と、
   受圧板の下の地中に設けられ、受圧板を固定するアンカーと、
   受圧板が傾斜地の傾斜方向へずれ落ちることを防止するずれ落ち防止機構とを備える
   ことを特徴とする支柱支持構造体。
2. 受圧板のずれ落ち防止機構が、
   受圧板とその上方の地点の地面との間に設けられ、受圧板を上方から支持する支線である
   請求項１に記載の支柱支持構造体。
3. 受圧板を上方から支持する支線が、
   傾斜面上の略真上から支持する支線と、傾斜面上の斜め上から支持する複数の支線との少なくとも一方から成る
   請求項２に記載の支柱支持構造体。
4. 受圧板及び受圧板のずれ落ち防止機構が、
   受圧板の周囲の地面に敷き詰められたプレキャストコンクリート部材の一部で構成される
   請求項１に記載の支柱支持構造体。
5. 受圧板及び受圧板のずれ落ち防止機構が、傾斜地に設置された法面崩壊防止用グラウンドの一部で構成される
   請求項１に記載の支柱支持構造体。
6. 受圧板が震動によって傾斜面に沿ってずれることを防止する耐震防止機構を備える
   請求項１ないし５のいずれかに記載の支柱支持構造体。
7. 支柱の下端部と受圧板との間に、支柱を回動可能に支持する接続部材を備える
   請求項１ないし６のいずれかに記載の支柱支持構造体。
8. 支柱が上部に風力発電用風車を備える
   請求項１ないし７のいずれかに記載の支柱支持構造体。
9. 支柱が上部に太陽電池パネルを備える
   請求項１ないし７のいずれかに記載の支柱支持構造体。

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