JP3238777U - スクリュー杭及びそれを備えたブラケットモジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】特殊な地質・地域で使用できる、スクリュー杭及びそれを備えたブラケットモジュールを提供する。【解決手段】スクリュー杭Pは、柱状本体1と、少なくとも一つのスクリュー羽根2と、搭載部材3と、を含む。柱状本体は、固定端11と、固定端に対向する搭載端12と、固定端と搭載端との間に位置する本体セグメント13と、を有する。スクリュー羽根は、柱状本体に設置され、固定端と搭載端との間に位置する。搭載部材は、柱状本体の搭載端に接続され、フランジ31を含む。柱状本体の本体直径aとスクリュー羽根の羽根直径bとの比は1:3~1:7の間である。スクリュー杭は、特定の素子サイズ比の設計によって、優れた圧縮負荷容量及び引張負荷容量を実現することができ、特異な地質を有する地域に適する。【選択図】図2
Description
本考案はスクリュー杭及びそれを備えたブラケットモジュールに関し、より具体的には、本考案はソーラー設備に用いられるスクリュー杭及びそれを備えたブラケットモジュールに関する。
グリーンエネルギー産業の急速な発展に伴い、太陽エネルギー関連設備は、エネルギー開発関連産業における最も重要な研究開発対象分野の一つになっている。一般的に、ソーラー設備のソーラーパネルは、太陽光を受けるために一般住宅の屋根や地上に設置することができる。しかし、地上に設置されたソーラーパネルのブラケットは、構造強度や建設工事における効果及び利点において当該地上の地質と密接に関係しているため、異なる地質環境に適したソーラーパネルのブラケット構造を研究開発する必要がある。
従来、設置されたソーラーパネルが例えば強風(台風など)、地質学的活動、地震などの自然環境の変化に耐えられるようにするために、ソーラーパネルのブラケットに対して追加の基礎を提供することが知られている。即ち、柱とコンクリートとを予め接合してから、ソーラーパネルのブラケットをその上に固定させる。しかしながら、当該基礎を建設する際には、その地面に対して掘削、グラウトなどの作業を行う必要があると同時に、関連する建設費や資材費も発生する。さらに、上記の工法では、ソーラーパネルのブラケットを設置する手順が複雑すぎて、自然環境などに悪影響を与える問題が発生する。
上記の問題に対して、先行技術では、ソーラーパネルのブラケットとして杭(Piles)を使用することが開発された。前述した基礎の追加工事に比べ、杭型ソーラーパネルのブラケットは直接地中に打込み、圧入、中掘りして土壌に固定することができるため、建設コストを大幅に削減することができる。一例として、スクリュー杭を基礎とするのは、近年広く使用されるソーラー設備のブラケットに用いられる構造である。一般的に、スクリュー杭は、螺旋状の羽根を持つ鋼管であり、管長を0.55M~2.7M且つ直径を60mm~219mmにすることができる。スクリュー杭の上部は地上に露出しており、地形に合わせてブラケットの全体の高さを調整することができ、且つネジなどの固定部材によってソーラーパネルを搭載する他のブラケット構造と相互接続される。工事時には、電動杭打ち機とスクリュー杭掘削機を介してスクリュー杭を地面に固定することができる。
図1を用いて説明する。図1は先行技術に係る杭型ソーラーパネルブラケットの概略側面図である。図1から分かるように、先行技術の杭型ソーラーパネルブラケットは、柱状本体1’と、柱状本体1’に設けられた複数のスクリュー羽根2’と、を有するスクリュー杭P’である。言い換えれば、図1に示す先行技術のスクリュー杭P’は、ネジ(screw)に類似する構造を有する。
しかしながら、本考案の考案者は、図1に示す先行技術のスクリュー杭P’は、土壌が緻密で安定している地形・地域、又は地質が硬い地域での使用にしか適さないことを見出した。
具体的には、スクリュー杭P’を地上に圧入又は中掘りする際に、地上に対するスクリュー杭P’の垂直性を制御することが困難である。それに加えて、同一のソーラーパネルを搭載する複数のスクリュー杭P’に対して、相対的な高さ(同じ高さを具備する必要がある場合又は所定の高さの差を有する必要がある場合のいずれにおいても)を正確に制御することは、本分野において解決すべき技術課題の一つである。
さらに、一般的には、スクリュー杭P’は、ソーラーパネルを十分に支持(負荷容量)することに加えて、強風に強いこと、即ち、耐引き抜き係数(引張負荷容量ともいう)に優れていることも必要である。そのため、先行技術のスクリュー杭P’は、地形又は地質が異なる地域には良好に適することができない。一例として、例えば潮間帯や岩礁帯のような軟弱地盤又は変位しやすい地盤に対して、先行技術のスクリュー杭P’は十分な耐引き抜き性を提供することができない。
それに加えて、杭構造を選択する際に、スクリュー杭にソーラーパネルを搭載する負荷容量を考慮する必要もある。言い換えれば、スクリュー杭にも相応の圧縮負荷容量が必要なのである。さらに、現在海岸地形に設置されているソーラー設備のブラケットは、地理的環境、海流及び気温の影響により、稼働率を維持するために短いメンテナンス間隔と高い修理強度とが必要とされている。詳しく言えば、東南アジアに隣接する地域は、地理的環境とインド洋のモンスーン循環との影響によって、長年にわたる高熱、高湿度、高塩水噴霧、高放射線、高照射の環境になり、世界でも最も過酷で腐食性の高い環境となっている。さらに、海岸付近の環境は、高圧、高酸・高アルカリ塩濃度、高応力、洗掘及び磨耗などの影響を受けやすいという可能性もある。そのため、このような地理的位置に設置されるソーラー設備のブラケットには、さらなる優れた耐腐食性が求められる。
即ち、ソーラー設備に用いられる杭構造の技術分野では、特殊な地理的位置や地質的特性に適用し、且つ適切な引張負荷容量と圧縮負荷容量とを具備し、製造・建設コストに見合い、耐食性に優れたソーラー設備に用いられるスクリュー杭を提供することが求められている。
上記の技術的課題を解決するために、本考案は、スクリュー杭及びそれを備えたブラケットモジュールを提供する。当該スクリュー杭は、特別な設計を経て特定の寸法範囲を具備する素子を有することによって、特殊な地質・地域で使用できるスクリュー杭の引張負荷容量と圧縮負荷容量との両方を同時に有する。
本考案に係る一つの実施形態は、柱状本体と、少なくとも一つのスクリュー羽根と、搭載部材と、を含むスクリュー杭を提供する。柱状本体は、固定端と、前記固定端に対向する搭載端と、前記固定端と前記搭載端との間に位置する本体セグメントと、を有する。スクリュー羽根は、前記柱状本体に設置され、前記固定端と前記搭載端との間に位置する。搭載部材は、前記柱状本体の前記搭載端に接続され、フランジを含む。前記柱状本体の本体直径と前記スクリュー羽根の羽根直径との比は1:3~1:7の間である。
一つの好ましい実施形態において、前記スクリュー羽根は、前記本体セグメントを前記搭載端から前記固定端まで少なくとも第一のセグメント及び第二のセグメントに区分けし、前記第一のセグメントの長さと前記第二のセグメントの長さとの比は6:1~2:1の間である。
一つの好ましい実施形態において、スクリュー杭は、二つのスクリュー羽根を含み、前記二つのスクリュー羽根は、前記本体セグメントを前記搭載端から前記固定端まで第一のセグメント、第二のセグメント及び第三のセグメントに区分けし、前記第一のセグメントは1000mm~2000mmの間の長さを有し、前記第二のセグメントは4500mm~5300mmの間の長さを有し、前記第三のセグメントは50mm~150mmの間の長さを有する。
一つの好ましい実施形態において、スクリュー杭は、三つのスクリュー羽根を含み、前記三つのスクリュー羽根は、前記本体セグメントを前記搭載端から前記固定端まで第一のセグメント、第二のセグメント、第三のセグメント及び第四のセグメントに区分けし、前記第一のセグメントは1000mm~2000mmの間の長さを有し、前記第二のセグメントは2000mm~3000mmの間の長さを有し、前記第三のセグメントは2000mm~3000mmの間の長さを有し、前記第四のセグメントは50mm~150mmの間の長さを有する。
一つの好ましい実施形態において、前記フランジは、100mm~300mmの間の直径及び5mm~10mmの間の厚みを有し、且つ複数の開口孔を有する。
一つの好ましい実施形態において、前記搭載部材はさらに複数の強化リブ(reinforcing rib)を含み、複数の前記強化リブはそれぞれ幾何学的な形状になっている二つの側表面を有し、且つ二つの前記側表面の間隔は3mm~10mmの間であって、複数の前記強化リブはそれぞれ前記フランジの下表面及び前記柱状本体の本体表面に同時に接続されている。
一つの好ましい実施形態において、前記スクリュー羽根は200mm~500mmの間の直径を有し、且つ前記柱状本体を中心に1回~2回回転するスクリュー構造を有する。
一つの好ましい実施形態において、前記スクリュー構造は前記柱状本体の長軸方向に50mm~200mmの間の間隔を有する。
一つの好ましい実施形態において、前記スクリュー杭はさらに前記柱状本体及び前記少なくとも一つのスクリュー羽根の表面を覆う多機能コート層を含む。前記多機能コート層はエポキシコート層、亜鉛含有コート層、又はこれらの組み合わせを含む。前記エポキシコート層は50μm~250μmの間の厚みを有し、前記亜鉛含有コート層は50μm~350μmの間の厚みを有する。
本考案に係る他の実施形態は、前記に記載のスクリュー杭と接続フレームとを含み、前記接続フレームは前記搭載端の前記フランジによって前記スクリュー杭と相互接続され、且つ前記接続フレームはソーラーパネルを搭載するためのものである、ブラケットモジュールを提供する。
本考案の主な技術手段は、本考案に係る実施形態が提供するスクリュー杭及びそれを備えたブラケットモジュールが、構造において異なる素子とセグメントとの間の寸法の比、例えば「前記柱状本体の本体直径と前記スクリュー羽根の羽根直径との比は1:3~1:7の間である」に関する技術特徴によって設計されていると共に、特殊な多機能コート層と組み合わせることにより、スクリュー杭を特殊な地質・地域に良好に適用させることができるようになる。
以下、具体的な実施例により本考案に係る「スクリュー杭及びそれを備えたブラケットモジュール」の実施形態を説明する。当業者は、本明細書に開示される内容によって本考案に係る利点及び効果を理解することができる。本考案は他の異なる具体的な実施例により実施又は応用することができ、本明細書における各詳細な技術内容も異なる観点と応用とに基づき、本考案の趣旨を逸脱しない範囲において様々な修正と変形とを行うことができる。また、本考案に係る図面は理解しやすくするために模式的に示しており、実際の寸法に従って作成されたものではないことを予め理解されたい。以下の実施形態において本考案に係る技術内容をさらに詳しく説明するが、それによって開示される内容は本考案の技術範囲を限定するものではない。
図2を用いて説明する。図2は本考案に係る一つの実施形態におけるスクリュー杭Pの概略斜視図である。本考案に係る実施形態が提供するスクリュー杭Pは、柱状本体1と、少なくとも一つのスクリュー羽根2と、搭載部材3と、を含む。図面に示すように、柱状本体1は、固定端11と、固定端11に対向する搭載端12と、固定端11と搭載端12との間に位置する本体セグメント13と、を有する。
本考案に係る実施形態において、柱状本体1は、円柱体(cylinder)の外観を有してもよい。この場合、柱状本体1は、中空の円管であってもよいし、中実の円柱状であってもよい。これにより、外部からの湿気、空気中の成分との接触により円管の内部に錆が発生することを防止することができる。柱状本体1が中空の円管である場合、円管内部に真空が形成されるようにキャッピングで円管の両端開口を閉鎖することができる。一方、柱状本体1が中実の円柱体である場合、中実の柱状本体1を製造するために、一体成形の方式を採用する、又は中空の円管の内部に材料を充填することができる。好ましくは、柱状本体1は、一体成形によって製造される円柱体である。このようにすることで、スクリュー杭Pの全体的な安定性をより一層確保することができる。
スクリュー羽根2は、柱状本体1に設置され、固定端11と搭載端12との間に位置する。搭載部材3は、柱状本体1の搭載端12に接続され、フランジ(flange)31を含む。図2に示す実施形態において、スクリュー杭Pは三つのスクリュー羽根2を含む。しかし、本考案の実施形態において、スクリュー杭Pに含まれるスクリュー羽根2の数は限定されない。他の後続の実施形態において、スクリュー杭Pは、例えば、一つ、二つ、三つ又は四つのスクリュー羽根2を含む。
同じく図2において、柱状本体1の本体直径aとスクリュー羽根2の羽根直径bとの比は1:3~1:7の間であって、即ち、a:bは1:3~1:7である。なお、図2に示すように、スクリュー杭Pの柱状本体1の固定端11が円錐状であってもよく、即ち柱状本体1は、最端部が円錐の先端となるように、固定端11の端部に搭載端12から離れる方向に向かって縮減する直径を有する。従って、ここでいう柱状本体1の本体直径aは、柱状本体1において一貫且つ均一的な直径を有するセグメントの直径である。一般的に、本体直径aは、柱状本体1の本体セグメント13の直径であってもよい。本考案の実施形態において、本体直径aは、25.4mm~200mmの範囲内であってもよい。例として、本考案の実施形態において、本体直径aは、25.4mm、76.4mm、95mm、114mm又は140mmであってもよい。本考案の実施形態において、スクリュー杭Pの柱状本体1は、ステンレス鋼管であってもよい。柱状本体1の管壁の厚さは、少なくとも4cmである。また、円錐状の固定端11は、30度~60度の間のテーパ角度を有してもよい。但し、本考案はこれらに限定されるものではない。
なお、スクリュー杭Pの柱状本体1の固定端11は、徐々に縮減していく直径を有さなくてもよい。あるいは、スクリュー杭Pの柱状本体1の固定端11には、建設又は工事手順においてスクリュー杭Pを地中に中堀しやすくするために、端部に斜めの面取りを有する。斜めの面取りは、柱状本体1の長軸に対して30度~60度の間の夾角を有してもよい。
上述したように、本考案に係る実施形態のスクリュー杭Pが二つ以上のスクリュー羽根2を含む場合、これらのスクリュー羽根2は同じ又は異なる羽根直径bを有してもよい。これらのスクリュー羽根2が同じ羽根直径bを有する場合、本体直径aとスクリュー羽根2の羽根直径bとの比は1:3~1:7の間である。これらのスクリュー羽根2が異種の羽根直径bを有する場合、本体直径aとこれらの羽根直径bのうち最小の羽根直径bとの比は1:3~1:7である。言い換えれば、本考案に係る実施形態において、スクリュー杭Pは、少なくとも一つの直径(羽根直径b)が本体直径aの3倍~7倍のスクリュー羽根2を含む。これらのスクリュー羽根2が異なる羽根直径bを有する場合、最小の羽根直径b以外、他の羽根直径bは本体直径aの3倍~10倍であってもよい。さらに、スクリュー羽根2の羽根直径bとスクリュー羽根2の厚さの比は30よりも小さいことが好ましい。スクリュー羽根2の羽根直径bが20mm以上の場合、羽根の厚さは5mmより大きいことが望ましく、スクリュー羽根2の羽根直径bが20mmより小さい場合、羽根の厚さは2mmより大きいことが望ましい。また、スクリュー羽根2と柱状本体1との間には連続溶接を用いることができ、溶接の高さは溶接ワーク(例えばスクリュー杭P)の最小肉厚を下回らないようにすることが必要である。
本考案に係る考案者らは、長期の研究開発の過程において、柱状本体1の本体直径aとスクリュー羽根2の羽根直径bとの比が1:3~1:7の間にあると、スクリュー杭Pが比較的に軟弱な地質に適する引張負荷容量を有することができることを発見した。さらに、柱状本体1の本体直径aとスクリュー羽根2の羽根直径bとの比が前記範囲内であると、スクリュー杭Pの引張負荷容量と圧縮負荷容量とのバランスをより良好にすることができる。
スクリュー杭Pの圧縮負荷容量(Qa)は、以下の式1により算出することができる。
式1において、Qsはスクリュー杭の表面の圧縮負荷容量であり、Qbはスクリュー杭の杭先端の圧縮負荷容量であり、fsはスクリュー杭の表面摩擦抵抗(単位はKN/m2)であり、Asはスクリュー杭の表面積(単位はm2)であり、qbはスクリュー杭の杭先端の極限耐圧能力(単位はKN/m2)であり、Abはスクリュー杭の杭先端の断面積(m2)であり、FS1及びFS2は安全係数(例えば3.0であってもよい)である。
スクリュー杭Pの引張負荷容量(Ra)は、以下の式2により算出することができる。
式2において、fsはスクリュー杭の表面摩擦抵抗(単位はKN/m2)であり、Asはスクリュー杭の表面積(単位はm2)であり、Wpはスクリュー杭の自重(単位はKN)であり、FSは安全係数(例えば3.0であってもよい)である。
計算後、本考案に係る実施形態が提供するスクリュー杭Pは、35KNより大きい引張負荷容量(Ra)及び45KNより大きい圧縮負荷容量(Qa)を有する。好ましい実施形態において、スクリュー杭Pは、40KNより大きい引張負荷容量(Ra)及び50KNより大きい圧縮負荷容量(Qa)を有する。下記表1は、計算を経たスクリュー杭P/P’の寸法及び圧縮負荷容量の実例を示している。後ほど、具体的な実施例(実施例9)で実施例の一つであるスクリュー杭Pの負荷容量の計算結果を説明する。
本考案に係る実施形態のスクリュー杭Pについて、スクリュー羽根2は200mm~500mmの間の直径を有し、且つ柱状本体1を中心に1回~2回回転するスクリュー構造を有してもよい。一例として、スクリュー羽根2の直径は200mm、250mm、300mm、350mm、400mm、450mm又は500mmとすることができ、スクリュー羽根2のスクリュー構造は柱状本体1を中心に1回転、1と4分の1回転、1.5回転、1と4分の3回転又は2回転とすることができる。さらに、スクリュー羽根2のスクリュー構造は、柱状本体1の長軸方向に50mm~200mmの間の間隔を有する。一例として、本考案に係る実施形態において、スクリュー羽根2のスクリュー構造は、柱状本体1の長軸方向に50mm、100mm、150mm又は200mmの間隔を有してもよい。なお、スクリュー杭Pが二つ以上のスクリュー羽根2を含む場合、個々のスクリュー羽根2は必ずしも同じ寸法である必要はない。個々のスクリュー羽根2の寸法は、実際の製品の要求に応じて設計することができる。
同じく図2に示すように、詳しく言えば、本考案に係る実施形態が提供するスクリュー杭Pにおいて、柱状本体1の搭載端12に位置される搭載部材3は、他のソーラー設備用の支持構造と相互接続するために使用される。一例として、搭載端12は、ソーラー設備のソーラーパネルを搭載するために使用される一つの接続フレームと相互接続してもよい。接続フレームは、筋交い及び柱などの固定構造を含んでもよい。本考案は接続フレームの具体的な種類について限定しない。よって、本考案に係る実施形態において、搭載部材3は、ディスク構造であるフランジ31を含んでもよい。本考案に係る図面において、フランジ31は、ディスク状に示されているが、本考案の範囲はこれらに限定されるものではない。従って、本考案に係る実施形態におけるフランジ31は、矩形、楕円形、多角形又は他の幾何学的形状の断面を有してもよい。
しかしながら、本考案に係る実施形態において、搭載部材3のフランジ31は、六角形の断面を有するのが好ましい。このようにすることで、搭載部材3と地盤との間の摩擦固定力を効果的に高めることができる。
上述したように、スクリュー杭Pを接続フレームなどの他の支持構造に安定して接続させるようにするため、フランジ31はネジなどの固定部材によってスクリュー杭Pと接続フレームとを相互接続するための一つ又は複数の開口孔311を有してもよい。開口孔311は、ディスク状のフランジ31の周縁に沿って設置された長細状の貫通孔であってもよい。そうすることで、ロックネジの位置を必要に応じて調整することができる。本考案に係る実施形態において、ディスク状のフランジ31は、100mm~300mmの間の直径及び5mm~10mmの間の厚みを有する。一例として、本考案に係る実施形態において、フランジ31は、180mm、200mm、220mm又は250mmの直径を有してもよい。
さらに、スクリュー杭Pを他の支持構造に接続させるための搭載部材3は、さらに複数の強化リブ(reinforcing rib)32を含んでもよい。複数の強化リブ32は、それぞれフランジ31の下表面及び柱状本体1の本体表面に同時に接続されている。具体的に、フランジ31の下表面とは、ディスク状のフランジ31が柱状本体1の固定端11に向かう面である。このように、複数の強化リブ32はフランジ31と柱状本体1の表面との間に設けられる。強化リブ32は、フランジ31の負荷容量を強化するためのものである。
図2に示すように、本考案に係る実施形態の強化リブ32は、例えば台形状の幾何学的な形状になっている二つの側表面を有し、且つ二つの側表面の間隔は3mm~10mmの間であってもよい。言い換えれば、個々の強化リブ32は、厚さが3mm~10mmの間である台形状のシートであってもよい。なお、本考案に係る実施形態において、複数の強化リブ32は、選択的に設置される構造であってもよい。そのため、本考案に係る実施形態は、それらの強化リブ32を含む実施形態に限定されるものではない。さらに、本考案に係る実施形態において、強化リブ32は必ずしも台形状の側表面を有する必要はなく、例えば三角形などの他の等価な幾何学的側表面を採用してもよい。
本考案に係る実施形態において、台形状のシートである強化リブ32について、例えば、100mm~300mmの間の直径を有するフランジ31に対し、強化リブ32と柱状本体1の本体表面と相互に接触する長さは80mm~120mmであり、強化リブ32の台形状の側表面の長辺はフランジ31の下表面と相互に接触し、長辺の長さは50mm~60mmであり、短辺の長さは30mm~40mmであってもよい。
本考案に係る実施形態において、スクリュー杭Pはさらに柱状本体1及びスクリュー羽根2の表面を覆う多機能コート層を含んでもよい。本考案に係るある実施形態において、多機能コート層は、さらに搭載部材3を覆ってもよい。多機能コート層は、搭載部材3のフランジ31及び複数の強化リブ32を覆ってもよい。また、本考案に係る実施形態が提供するスクリュー杭Pを備えたブラケットモジュールにおいて、多機能コート層は、さらにスクリュー杭Pを接続フレームに接続するための固定部材(例えばネジ)を覆ってもよい。多機能コート層はエポキシコート層又は亜鉛含有コート層であってもよく、あるいは、多機能コート層はエポキシコート層と亜鉛含有コート層とを含む複合コート層であってもよい。
詳しく言えば、エポキシコート層は、エポキシ樹脂を主な成膜材料とする熱硬化性融着粉体塗料、又は融着エポキシ粉体塗料(fusion bonded epoxy coating powders)からなってもよい。前記エポキシコート層は無機塗料であるため、有機材料を用いて製造した有機コート層で発生するカソード剥離(cathodic delamination)及びカソードブリスター(cathodic blisters)などの問題を有しない。無機コート層で起こりうる湿潤接着力の低下の欠点に対して、本考案に係る実施形態は、以下の製造工程と特定の材料の配合とを採用することによって克服することができる。
多機能コート層としてのエポキシコート層をスクリュー杭Pに塗布する製造工程は、スクリュー杭Pを表面処理する工程と、スクリュー杭Pを予熱する工程と、エポキシコート層を塗布する工程と、エポキシコート層を硬化させる工程と、を含んでもよい。
詳しく言えば、製造工程において、スクリュー杭Pの表面に対して角の研磨を行い、小さな隙間及び欠陥から残留水分及び他の揮発成分を除去するために加熱・焼成し、汚染物の除去などの表面処理から始めることができる。次に、スクリュー杭Pを275℃以下の温度まで予熱することができる。その後、静電スプレー法、摩擦静電スプレー法、流動床法、静電流動床法などによって塗布してもよい。最後に、先に予熱したスクリュー杭Pの温度で塗料を硬化させてもよく、あるいは塗料を追加加熱して硬化させてもよい。本考案に係る実施形態において、エポキシコート層は50μm~250μmの間の厚みを有してもよい。
さらに、上記エポキシコート層を形成するエポキシ粉体塗料は、1.3g/cm3~1.6g/cm3の密度(例えば、中国GB/T 4472仕様による測定)及び0.6%以下の揮発分量(例えば、中国GB/T 6554仕様による測定)を有してもよい。また、エポキシ粉体塗料の粒度分布は、150μmより大きい粒径が3%以下、250μmより大きい粒径が0.2%以下(例えば、中国GB/T 6554仕様による測定)であってもよい。さらに、磁性体の含有量は0.002%以下であってもよい(中国GB/T 6570仕様による測定)。
エポキシコート層が融着エポキシ粉体塗料からなる場合、得られたコート層は3J以上の-30℃の耐衝撃性、100mg以下の耐摩耗性(GB/T 1768仕様による測定)、及び60MPa以上の接着強度(GB/T 6329仕様による測定)を有してもよい。さらに、前記エポキシコート層は、6.5mm以下のカソード剥離(65℃、24又は48時間、SY/T 3042仕様による測定)、30MV/m以上の電気強度(GB/T 141仕様による測定)、及び1×1013Ω・m以上の体積抵抗率(GB/T 1410仕様による測定)を有してもよい。
本考案に係る実施形態において、多機能コート層としてのエポキシコート層の製造方法はこれらに限定されない。本考案に係る実施形態において、高性能融着エポキシコート層技術又は高性能無溶剤型液状エポキシコート層技術(SEBF/SLF重防食剤技術)を採用してエポキシコート層を製造してもよい。高性能融着エポキシコート層技術又は高性能無溶剤型液状エポキシコート層技術によって製造されたエポキシコート層は、高い接着強度、耐衝撃性、耐屈曲性、及び高い耐媒体透過性などの優れた特性を有する。好ましくは、この技術によって製造されたエポキシコート層が100μm~250μmの間の厚さを有してもよい。但し、いくつかの実施形態において、エポキシコート層は、250μmより大きい厚さを有してもよい。例えば、重腐食性環境での使用に適した構造について、コート層の基準厚さは、300μm、600μm又は1000μmより大きくてもよい。さらに、本考案に係る実施形態において、二重層のエポキシ粉体コート層を採用してエポキシコート層を形成することもできる。二重層のエポキシ粉体コート層の場合、内層(スクリュー杭Pに接する層)のコート層の厚さは、250μm以上であってもよく、外層のコート層の厚さは、350μm以上であってもよい。
詳しく言えば、高性能融着エポキシコート層技術と高性能無溶剤型液状エポキシコート層技術によって形成されたエポキシコート層は、表面層、中間層及び下地層を含む多層複合の複合構造であって、表面層は耐老化性、耐摩耗性及び耐海水性の機能を提供し、中間層は耐浸透性の機能を提供し、下地層は当該複合構造とスクリュー杭Pとの間に高い接着強度を提供する。しかし、前記の異なる副層は単層塗布技術で形成され、他のコート層(例えば溶融亜鉛めっきコート層)と併用する必要なく、単層コート層のみで30年以上の防食効果を奏することができる。言い換えれば、SEBF/SLF重防食技術による単層コート層は、通常のプライマー+トップコートの複合型防食技術によるものとは異なっており、プライマーとトップコートとの機能を同時に発揮させることができる。
本考案に係る実施形態において、無溶剤型液状エポキシコート層は、以下の表2に示す特性を有してもよい。さらに、本考案に係る実施形態のエポキシコート層の物性は、中国国家規格GB/T18593-2010である融着エポキシ粉体塗料の防食塗布、GB/T 31361-2015である無溶剤エポキシ液体塗料の防食塗布、及びSY/T 0315-2013である鋼管融着エポキシ粉体アウターコート層の技術仕様に定められた測定基準及び測定結果を参照してもよい。
一方、多機能コート層としての亜鉛含有コート層は、溶融亜鉛めっきコート層とすることができる。本考案に係る実施形態において、溶融亜鉛めっきコート層は、50μm~350μmの間の厚さを有してもよい。好ましくは、溶融亜鉛めっきコート層は100μm~350μmの間の厚さを有する。
本考案の好ましい実施形態において、多機能コート層は、同時にエポキシコート層及び亜鉛含有コート層を含む複合コート層であり、上記のようなエポキシコート層と亜鉛含有コート層との組み合わせであってもよい。あるいは、多機能コート層は、特にVCI(Volatile corrosion inhibitor、気化性防食剤)スーパーインポーズ亜鉛コーティング技術によって形成された複合コート層であってもよい。言い換えれば、前記複合コート層は気化性防食剤とスーパーインポーズ亜鉛コーティング技術とを併用することによって実現することができる(又はVCIスーパーインポーズ亜鉛コーティング防食技術、Superimposed Zinc Tech.とも言う)。具体的には、本考案において、多機能コート層は、以下のようにして製造することができる:気化性防食技術により、金属材料(スクリュー杭P)の表面構造内に気相徐放性分子を充填・付着させ、その後、その上に亜鉛含有コート層を重ね合わせる。亜鉛含有コート層は、鱗片状の亜鉛粉末を含んでもよい。具体的に、亜鉛含有コート層は、球状の亜鉛粒子をフレーク状に粉砕して、添加物と混合することによって形成される。このようにすることで、直接球状の亜鉛粒子を用いてコート層を形成する場合と比べ、フレーク状に粉砕された亜鉛材料は、VCI層の表面をより強固に被覆することができる。最後に、溶融亜鉛めっきコート層は、さらに亜鉛含有コート層の上に位置するアルミニウム粉末コート層を含んでもよい。以上のようにして製造された溶融亜鉛めっきコート層は、金属材料(スクリュー杭P)の表面に耐腐食性のある封止膜を提供することができ、つまり、非常に効果的な物理的遮蔽層とすることができる。また、使用される亜鉛材料(亜鉛粉末)の間の抵抗率が低いため、形成された亜鉛含有コート層は、強力な電気化学的保護機能を有している。これに加えて、それによって製造された多機能コート層は、常温常圧において安定であり、設備のメンテナンスにも有利である。本考案に係る実施形態において、複合コート層は、100μm~600μmの間の厚さを有してもよい。好ましい実施形態において、複合コート層は約400μmの厚さを有してもよく、ここでエポキシコート層は約50μmであり、亜鉛含有コート層は400μmである。
溶融亜鉛めっき技術(単一のみの亜鉛含有コート層を使用する)と比較して、VCIスーパーインポーズ亜鉛コーティング防食技術の耐塩水噴霧時間は、1000時間~1500時間に達し、さらに2000時間近く達することもできる(溶融亜鉛めっき技術では300時間~400時間、試験厚さ-溶融亜鉛めっき:65μm、VCIスーパーインポーズ亜鉛コーティング防食技術:30μm)と共に、表面は滑らかで美観性を有する。準備工程において、粉塵は発生するが、リサイクル設備で処理することが可能であり、溶融亜鉛めっき技術のように廃酸、廃水、廃ガスが放出されることはない。これに加え、耐候性についても、溶融亜鉛めっき技術によるものは経年変化で濃い灰色になるのに対し、VCIスーパーインポーズ亜鉛コーティング防食技術によるものは5年以内でも大きな変化はない。従って、本考案に係る実施形態において、VCIスーパーインポーズ亜鉛コーティング防食技術を用いて、多機能コート層を形成することが好ましい。
なお、本考案に係る実施形態において、スクリュー杭Pを他の支持材に固定するための固定部材、例えばネジなどは、ステンレス材質を採用してもよい。ネジなどの固定部材も多機能コート層で覆われていると、スクリュー杭P及び接続フレームとの間において異種金属同士の接触による電位差が発生することはない。
なお、本考案に係るいくつかの実施形態において、スクリュー杭Pは追加の機能性コート層を含まなくてもよい。一方、スクリュー杭Pは、特定の加工処理によって、自然腐食を起こさせ、表面に保護機能を持つ表面層を形成させることができる。
次いで、各具体的な実施形態を通して本考案に係る実施形態で提供されるスクリュー杭Pについて、更に詳細に説明する。以下の実施形態において、既に上記説明で述べた部分については、その説明を省略する。
[第1の実施形態]
[第1の実施形態]
図3を用いて説明する。図3は本考案に係る第1の実施形態におけるスクリュー杭P1の概略側面図である。第1の実施形態のスクリュー杭P1は、柱状本体1と、1つのスクリュー羽根2と、搭載部材3と、を含む。図面に示すように、柱状本体1は、固定端11と、固定端11に対向する搭載端12と、固定端11と搭載端12との間に位置する本体セグメント13と、を有する。スクリュー羽根2は、柱状本体1に設置され、固定端11と搭載端12との間に位置する。搭載部材3は、柱状本体1の搭載端12に接続され、フランジ31と、強化リブ32と、を含む。
図3に示すように、スクリュー羽根2は、本体セグメント13を搭載端12から固定端11まで第一のセグメント131及び第二のセグメント132に区分けし、第一のセグメント131の長さと第二のセグメント132の長さとの比は6:1~2:1の間であることが好ましい。詳しく言えば、第一のセグメント131の長さd1は、本体セグメント13における搭載端12からスクリュー羽根2までの距離であり、第二のセグメント132の長さd2は、本体セグメント13におけるスクリュー羽根2から固定端11までの距離である。本考案に係る第1の実施形態において、スクリュー羽根2は、本体セグメント13における固定端11に近い位置にある。
前述したように、スクリュー杭P1の柱状本体1の固定端11が円錐状であってもよく、即ち柱状本体1は、最端部が円錐の先端となるように、固定端11の端部に搭載端12から離れる方向に向かって縮減する直径を有する。本考案に係る実施形態において、スクリュー羽根2は、柱状本体1の直径が減少し始めるところに隣接する箇所に設けられてもよい。即ち、柱状本体1の直径は、スクリュー羽根2が設置された箇所から、搭載端12から離れる方向に向かって縮減していってもよい。このようにすると、スクリュー羽根2は、スクリュー杭P1全体に対して優れた構造安定性を提供することができる。これに加え、円錐状の固定端11により、スクリュー杭P1を地中に中掘りする際に、より容易に地中に入ることができ、その後のスクリュー羽根2の設計により、スクリュー杭P1の地中への中掘りを直ちに強力な支持を提供することができる。さらに、固定端11に隣接するスクリュー羽根2は、地面に対するスクリュー杭P1の垂直性の制御を直ちに提供することができ、またスクリュー杭P1の地中への中掘り深さをより正確に制御することができるので、スクリュー杭P1とスクリュー杭P1に接続された他の支持構造との高さを確保することができる。
本考案に係る第1の実施形態において、スクリュー杭P1のスクリュー羽根2の直径は、45mmであることが好ましい。
[第2の実施形態]
[第2の実施形態]
図4及び図5を用いて説明する。図4は本考案に係る第2の実施形態におけるスクリュー杭P2の概略側面図である。第5図は本考案に係る第2の実施形態におけるスクリュー杭P2の概略底面透視図である。第2の実施形態におけるスクリュー杭P2は、柱状本体1と、二つのスクリュー羽根2と、搭載部材3と、を含む。搭載部材3は、柱状本体1の搭載端12に接続され、フランジ31と強化リブ32とを含む。
第2の実施形態において、二つのスクリュー羽根2は同じ羽根直径bを有しており、羽根直径bは500mmであることが好ましい。柱状本体1の本体直径aは76mmであることが好ましい。従って、a:bは約1:6.58であることが好ましい。本考案では、スクリュー杭Pが二つのスクリュー羽根2を含む場合、二つのスクリュー羽根は、前記本体セグメント13を搭載端12から固定端11まで第一のセグメント131、第二のセグメント132及び第三のセグメント133に区分けし、第一のセグメント131は1000mm~2000mmの間の長さを有することが好ましく、第二のセグメント132は3500mm~4500mmの間の長さを有することが好ましく、第三のセグメント133は300mm~800mmの間の長さを有することが好ましい。
なお、本実施形態において、柱状本体1の全長は、2m~9mの間であってもよい。具体的には、柱状本体1の全長は、2m、3m、6m、9mのいずれであってもよい。好ましい実施形態において、柱状本体1の全長は、約6mであってもよい。また、二つのスクリュー羽根2を有する実施形態において、柱状本体1の本体セグメント13における第一のセグメント131、第二のセグメント132、第三のセグメント133の長さd1:d2:d3は5~15:40~60:1であってもよく、最も好ましい実施形態において、d1:d2:d3は約10:49:1である。例として、柱状本体1の全長が約6mであるスクリュー杭P2の長さd1:d2:d3は、10:49:1であってもよい。
本体セグメント13における各セグメントの長さの比率を設計する場合、以下の原則に従って設計してもよい:スクリュー杭P2を地面に固定したとき、搭載端12に最も近いスクリュー羽根2が地面から少なくとも約1m、固定端11に最も近いスクリュー羽根2が固定端11の端部から少なくとも100cmである。但し、本考案はこれらに限定されるものではない。
第2の実施形態において、第一のセグメント131の長さd1は1300mmであることが好ましく、第二のセグメント132の長さd2は1000mmであることが好ましく、第三のセグメント133の長さd3は200mmであることが好ましい。従って、柱状本体1の全長は、2500mm(即ち2.5m)であることが好ましい。また、スクリュー羽根2の各々は、前記柱状本体1を中心に1.5回回転するスクリュー構造を有する。スクリュー羽根2の各々の羽根の厚さは8mmであることが好ましい。スクリュー羽根2の各々のスクリュー構造は、柱状本体1の長軸方向に108mmの間隔を有することが好ましい。
第2の実施形態において、フランジ31は、200mmの直径と8mmの厚さとを有することが好ましい。図5に示すように、搭載部材3は、柱状本体1を中心に囲むように配置された四つの強化リブ32を有し、これらの強化リブ32は、それぞれ台形状になっている二つの側表面を有することが好ましく、且つ二つの前記側表面の間隔は6mmであることが好ましい。詳しく言えば、第2の実施形態において、台形状側表面の各々の長辺は55.5mm、短辺は35mm、高さは100mmであることが好ましい。
上記に加え、図5に示すように、搭載部材3のフランジ31はさらに四つの開口孔311を有する。四つの開口孔311は同じく柱状本体1を中心に囲むように配置され、且つ四つの強化リブ32と相互に間隔を開けている。四つの開口孔311は、それぞれ細長い円弧状の溝孔であって、四つの開口孔311で囲むように形成された円は、130mmの直径を有することが好ましい。開口孔311の各々の円弧状は、柱状本体1の長軸に対する曲率が60度であることが好ましい。
第2の実施形態において、スクリュー杭P2は、好ましい厚さが300μm以上の多機能コート層によって覆われてもよく、且つ多機能コート層はエポキシコート層であってもよく、エポキシコート層はエポキシ樹脂を主な成膜材料とする熱硬化性融着粉体塗料からなってもよい。
[第3の実施形態]
[第3の実施形態]
図6を用いて説明する。図6は本考案に係る第3の実施形態におけるスクリュー杭P3の概略側面図である。第2の実施形態と異なるところは、第3の実施形態におけるスクリュー杭P3の柱状本体1が異なる長さを有することにある。
第3の実施形態におけるスクリュー杭P3は、柱状本体1と、二つのスクリュー羽根2と、搭載部材3と、を含む。第2の実施形態と同様に、第3の実施形態において、搭載部材3は、柱状本体1の搭載端12に接続され、且つフランジ31と、強化リブ32と、を含む。第3の実施形態において、二つのスクリュー羽根2は同じ羽根直径bを有することが好ましく、且つ羽根直径bは500mmであることが好ましい。柱状本体1の本体直径aは76mmであることが好ましい。従って、a:bは約1:6.58であることが好ましい。
第3の実施形態において、第一のセグメント131の長さd1は1700mmであることが好ましく、第二のセグメント132の長さd2は1500mmであることが好ましく、第三のセグメント133の長さd3は200mmであることが好ましい。従って、柱状本体1の全長は、3400mm(即ち3.4m)であることが好ましい。また、スクリュー羽根2の各々は、前記柱状本体1を中心に1.5回回転するスクリュー構造を有する。スクリュー羽根2の各々の羽根の厚さは8mmであることが好ましい。スクリュー羽根2の各々のスクリュー構造は、柱状本体1の長軸方向に108mmの間隔を有することが好ましい。
第3の実施形態において、フランジ31は、200mmの直径と8mmの厚さとを有することが好ましい。強化リブ32と開口孔311との詳細については、全て第2の実施形態で説明したとおりである。
第3の実施形態において、スクリュー杭P3は、多機能コート層によって覆われてもよく、且つ多機能コート層は厚さが85μm以上の亜鉛含有コート層であることが好ましく、亜鉛含有コート層は溶融亜鉛めっきコート層であることが好ましい。
[第4の実施形態]
[第4の実施形態]
図7を用いて説明する。図7は本考案に係る第4の実施形態におけるスクリュー杭P4の概略側面透視図である。第2の実施形態及び第3の実施形態と同じように、第4の実施形態におけるスクリュー杭P4は二つのスクリュー羽根2を有する。第2の実施形態及び第3の実施形態と異なるところは、第4の実施形態における二つのスクリュー羽根2は異なる直径を有することにある。
詳しく言えば、第4の実施形態において、固定端11に近い方のスクリュー羽根2の直径は250mmであることが好ましく、もう一つのスクリュー羽根2の直径は350mmであることが好ましい。スクリュー杭P4の本体直径aは76.4mmであることが好ましい。従って、スクリュー杭P4における本体直径a:最小羽根直径bは約1:3.27であることが好ましい。
第4の実施形態において、第一のセグメント131の長さd1は2050mmであることが好ましく、第二のセグメント132の長さd2は600mmであることが好ましく、第三のセグメント133の長さd3は150mmであることが好ましい。従って、柱状本体1の全長は2800mm(即ち2.8m)であることが好ましい。また、スクリュー羽根2の各々は、前記柱状本体1を中心に1回回転するスクリュー構造を有する。スクリュー羽根2の各々のスクリュー構造は、柱状本体1の長軸方向に100mmの間隔を有することが好ましい。
上記に加え、第4の実施形態におけるスクリュー杭P4の搭載部材3は、これまでの実施形態と異なり、強化リブを有していない。
[第5の実施形態]
[第5の実施形態]
図8を用いて説明する。図8は本考案に係る第5の実施形態におけるスクリュー杭P5の概略側面透視図である。図7に示す第4の実施形態と異なり、図8に示す第5の実施形態におけるスクリュー杭P5の全長は2500mmであることが好ましい。
具体的には、第4の実施形態と同様に、第5の実施形態において、固定端11に近い方のスクリュー羽根2の直径は250mmであることが好ましく、もう一つのスクリュー羽根2の直径は350mmであることが好ましい。スクリュー杭P4の本体直径aは76.4mmであることが好ましい。従って、スクリュー杭P4における本体直径a:最小羽根直径bは約1:3.27であることが好ましい。また、スクリュー羽根2の各々は、前記柱状本体1を中心に1回回転するスクリュー構造を有する。しかし、第5の実施形態において、第一のセグメント131の長さd1は1750mmであることが好ましく、第二のセグメント132の長さd2は600mmであることが好ましく、第三のセグメント133の長さd3は150mmであることが好ましい。従って、柱状本体1の全長は2800mm(即ち2.8m)であることが好ましい。
[第6の実施形態]
[第6の実施形態]
図9を用いて説明する。図9は本考案に係る第6の実施形態におけるスクリュー杭P6の概略側面透視図である。第6の実施形態におけるスクリュー杭P6は、三つのスクリュー羽根2を有する。
第6の実施形態において、三つのスクリュー羽根2の直径は、固定端11に最も近いスクリュー羽根2から順に、それぞれ400mm、450mm、500mmであることが好ましい。スクリュー杭P4の本体直径aは76.4mmであることが好ましい。従って、スクリュー杭P6において、本体直径a:最小羽根直径bは約1:5.24であることが好ましい。
第6の実施形態において、三つのスクリュー羽根2は、スクリュー杭P6の本体セグメント13を第一のセグメント131、第二のセグメント132、第三のセグメント133及び第四のセグメント134に区分けする。第一のセグメント131の長さd1は1650mmであることが好ましく、第二のセグメント132の長さd2は750mmであることが好ましく、第三のセグメント133の長さd3は750mmであることが好ましく、第四のセグメント134の長さd4は150mmであることが好ましい。従って、柱状本体1の全長は3300mm(即ち3.3m)であることが好ましい。また、スクリュー羽根2の各々は、前記柱状本体1を中心に1回回転するスクリュー構造を有する。スクリュー羽根2の各々のスクリュー構造は、柱状本体1の長軸方向に100mmの間隔を有することが好ましい。
[第7の実施形態]
[第7の実施形態]
図10を用いて説明する。図10は本考案に係る第7の実施形態におけるスクリュー杭P7の概略側面透視図である。図9に示す第6の実施形態と異なるところは、図10に示す第7の実施形態におけるスクリュー杭P7の柱状本体1の全長及び各スクリュー羽根2の寸法が、スクリュー杭P6の柱状本体1の全長及び各スクリュー羽根2の寸法と異なることにある。
第7の実施形態において、三つのスクリュー羽根2はいずれも羽根直径bが450mmであることが好ましい。スクリュー杭P7の本体直径aは76.4mmであることが好ましい。従って、スクリュー杭P7において、本体直径a:羽根直径bは約1:5.89であることが好ましい。
第7の実施形態において、三つのスクリュー羽根2は、スクリュー杭P7の本体セグメント13を第一のセグメント131、第二のセグメント132、第三のセグメント133及び第四のセグメント134に区分けする。第一のセグメント131の長さd1は1150mmであることが好ましく、第二のセグメント132の長さd2は750mmであることが好ましく、第三のセグメント133の長さd3は750mmであることが好ましく、第四のセグメント134の長さd4は150mmであることが好ましい。従って、柱状本体1の全長は2800mm(即ち2.8m)であることが好ましい。また、スクリュー羽根2の各々は、前記柱状本体1を中心に1回回転するスクリュー構造を有する。スクリュー羽根2の各々のスクリュー構造は、柱状本体1の長軸方向に100mmの間隔を有することが好ましい。
[第8の実施形態]
[第8の実施形態]
図11を用いて説明する。図11は本考案に係る第8の実施形態におけるスクリュー杭P8の概略側面透視図である。第8の実施形態におけるスクリュー杭P8は、四つのスクリュー羽根2を有する。
第8の実施形態において、四つのスクリュー羽根2はいずれも羽根直径bが350mmであることが好ましい。スクリュー杭P8の本体直径aは76.4mmであることが好ましい。従って、スクリュー杭P8において、本体直径a:羽根直径bは約1:4.58であることが好ましい。
第8の実施形態において、四つのスクリュー羽根2は、スクリュー杭P8の本体セグメント13を第一のセグメント131、第二のセグメント132、第三のセグメント133、第四のセグメント134及び第五のセグメント135に区分けする。第一のセグメント131の長さd1は850mmであることが好ましく、第二のセグメント132の長さd2は600mmであることが好ましく、第三のセグメント133の長さd3は600mmであることが好ましく、第四のセグメント134の長さd4は600mmであることが好ましく、第五のセグメント135の長さd5は150mmであることが好ましい。従って、柱状本体1の全長は2800mm(即ち2.8m)であることが好ましい。また、スクリュー羽根2の各々は、前記柱状本体1を中心に1回回転するスクリュー構造を有する。スクリュー羽根2の各々のスクリュー構造は、柱状本体1の長軸方向に100mmの間隔を有することが好ましい。
[第9の実施形態]
[第9の実施形態]
図12を用いて説明する。図12は本考案に係る第9の実施形態におけるスクリュー杭P9の概略側面図である。第9の実施形態におけるスクリュー杭P9は、三つのスクリュー羽根2を有する。これに加え、第9の実施形態におけるスクリュー杭P9の搭載部材3は、フランジ31と強化リブ32とを含み、且つ強化リブ32の側表面は三角形であることが好ましい。三つのスクリュー羽根2はいずれも直径が500mmであることが好ましい。また、スクリュー杭P9の柱状本体1の本体直径aは140mmであることが好ましい。従って、第9の実施形態において、本体直径a:羽根直径bは約1:3.57であることが好ましい。
第9の実施形態において、三つのスクリュー羽根2は、スクリュー杭P9の本体セグメント13を第一のセグメント131、第二のセグメント132、第三のセグメント133及び第四のセグメント134に区分けする。第一のセグメント131の長さd1は2500mmであることが好ましく、第二のセグメント132の長さd2は1500mmであることが好ましく、第三のセグメント133の長さd3は1500mmであることが好ましく、第四のセグメント134の長さd4は500mmであることが好ましい。従って、柱状本体1の全長は6000mm(即ち6m)であることが好ましい。また、スクリュー羽根2の各々は、前記柱状本体1を中心に1回回転するスクリュー構造を有する。
第9の実施形態におけるスクリュー杭P9を地中に固定する場合、地底に位置するスクリュー杭P9の長さは5500mm(即ち5.5m)であることが好ましい。
次に、第9の実施形態に示すスクリュー杭P9について、圧縮負荷容量(Qa)と引張負荷容量(Ra)とを算出する。これらの値は、前述した式1及び式2から算出される。スクリュー杭P9の寸法と計算とによって得られた各パラメータを以下の表3に示す。
上記の表から、第9の実施形態におけるスクリュー杭P9は、73.88KNの引張負荷容量と63.29KNの引張負荷容量とを有することが分かる。言い換えれば、強度性能に優れている。
[第10の実施形態]
[第10の実施形態]
図15A及び図15Bに示すように、本考案が提供するスクリュー杭P10は、二つのスクリュー羽根2を有してもよい。スクリュー杭P10の全長は、4000mmであってもよい。これに加え、第10の実施形態におけるスクリュー杭P10の搭載部材3は、フランジ31と強化リブ32とを含む。二つのスクリュー羽根2はいずれも直径が450mmであることが好ましい。二つのスクリュー羽根2のうち、固定端11から離れた方のスクリュー羽根2と固定端11との距離は約1200mmであってもよく、柱状本体1を中心に1.5回回転するスクリュー構造を有し、且つスクリュー構造は柱状本体1の長軸方向に200mmの間隔を有してもよい。
固定端11付近のスクリュー羽根2は二つの羽根を組み合わせた非連続式のスクリュー羽根であって、二つの羽根は共同で柱状本体1を中心に1回回転し、且つスクリュー羽根2によってスクリュー杭P10が地盤にねじ込まれるように、二つの羽根はそれぞれ地面から約45度の面取り角を有する。
なお、スクリュー杭P10の固定端11は、前記の実施形態のように円錐状ではない。本実施形態において、柱状本体1は中空の円管であり、固定端11が開放的になる設計としている。
第10の実施形態において、スクリュー杭P10はさらに多機能コート層を有し、且つ当該多機能コート層はSEBF技術によって製造され、300μmより大きい厚さを有してもよい。
[第11の実施形態]
[第11の実施形態]
図16A及び図16Bに示すように、本考案が提供するスクリュー杭P11は、二つのスクリュー羽根2を有してもよい。スクリュー杭P11の全長は、2500mmであってもよい。これに加え、第11の実施形態におけるスクリュー杭P11の搭載部材3は、フランジ31と強化リブ32とを含む。本実施形態において、二つのスクリュー羽根2は、異なる寸法を有してもよい。二つのスクリュー羽根2のうち、固定端11から離れた方のスクリュー羽根2は、柱状本体1を中心に1.5回回転するスクリュー構造を有してもよい。
また、スクリュー杭P11の固定端11は円錐状の構造であって、且つ当該円錐状の構造は固定構造Fによって柱状本体1の固定端11に固定されている。これに加え、本実施形態において、固定端11付近のスクリュー羽根2は、連続式のスクリュー羽根2であって、柱状本体1を中心に1回回転するスクリュー構造を有し、且つスクリュー杭P11が地盤にねじ込まれるように追加で面取り構造Tを有しもよい。
[第12の実施形態]
[第12の実施形態]
図17A及び図17Bに示すように、本考案が提供するスクリュー杭P12は、二つのスクリュー羽根2を有してもよい。スクリュー杭P12の全長は、3000mmであってもよい。これに加え、第12の実施形態におけるスクリュー杭P12の搭載部材3は、フランジ31と強化リブ32とを含む。二つのスクリュー羽根2はいずれも直径が350mmであることが好ましい。二つのスクリュー羽根2の間の距離は約1200mmであってもよい。二つのスクリュー羽根2は、いずれも柱状本体1を中心に1.5回回転するスクリュー構造を有し、且つスクリュー構造は、柱状本体1の長軸方向に200mmの間隔を有してもよい。
また、スクリュー杭P12の固定端11は十字型の構造を有してもよい。図17Aに示すように、詳しく言えば、十字型の構造は、二つの正三角形になっている板状の構造から構成されてもよく、各正三角形である板状の構造は高さが150mm、底面の長さが168mm、厚さが約10mmであってもよい。このようにすることで、スクリュー杭P12の固定端11は、十字型のスクリュードライバーに類似する構造を有しており、スクリュー羽根2によるスクリュー杭P12の地中へのねじ込み作業を容易にする。
[第13の実施形態]
[第13の実施形態]
図18A及び図18Bに示すように、本考案が提供するスクリュー杭P13は、二つのスクリュー羽根2を有してもよい。スクリュー杭P13の全長は、3000mmであってもよい。これに加え、第13の実施形態におけるスクリュー杭P13の搭載部材3は、フランジ31と強化リブ32とを含む。第12の実施形態と異なり、二つのスクリュー羽根2は異なる直径を有している。二つのスクリュー羽根2は、いずれも柱状本体1を中心に1.5回回転するスクリュー構造を有する。固定端11付近のスクリュー羽根2は、スクリュー杭P13の下端から約500mmの位置にあり、二つのスクリュー羽根2の間の距離は約1000mmであってもよい。
また、第12の実施形態のように、スクリュー杭P13の固定端11は、スクリュー羽根2によってスクリュー杭P13を地中にねじ込みやすいように十字型の構造を有している。詳しく言えば、十字型の構造は、二つの正三角形になっている板状の構造から構成されてもよく、各正三角形である板状の構造は高さが120mm、底面の長さが102mm、厚さが約10mmである。
[第14の実施形態]
[第14の実施形態]
図19A及び図19Bに示すように、本考案が提供するスクリュー杭P14は、二つのスクリュー羽根2を有してもよい。スクリュー杭P14の全長は、3000mmであってもよい。これに加え、第14の実施形態におけるスクリュー杭P14の搭載部材3は、フランジ31と強化リブ32とを含む。第13の実施形態とは異なり、その中の一つのスクリュー羽根2は柱状本体1を中心に1.5回回転するスクリュー構造を有し、もう一つのスクリュー羽根2は柱状本体1を中心に2回回転するスクリュー構造を有してもよい。固定端11付近のスクリュー羽根2は、スクリュー杭P14の下端から約500mmの位置にあり、二つのスクリュー羽根2の間の距離は約1000mmであってもよい。
また、第13の実施形態のように、スクリュー杭P14の固定端11は、スクリュー羽根2によってスクリュー杭P14を地中にねじ込みやすいように十字型の構造を有している。この十字型の構造の寸法は、第13の実施形態で説明したものと同じにしてもよい。
[第15の実施形態]
[第15の実施形態]
図20A及び図20Bに示すように、本考案が提供するスクリュー杭P15は、二つのスクリュー羽根2を有してもよい。スクリュー杭P15の全長は、4000mmであってもよい。これに加え、第15の実施形態におけるスクリュー杭P15の搭載部材3は、フランジ31と強化リブ32とを含む。二つのスクリュー羽根2は異なる直径を有してもよいが(例えばそれぞれ400mm及び250mm)、いずれも柱状本体1を中心に1.5回回転するスクリュー構造を有する。固定端11付近のスクリュー羽根2は、スクリュー杭P15の下端から約500mmの位置にあり、二つのスクリュー羽根2の間の距離は約1400mmであってもよい。
また、第14の実施形態のように、スクリュー杭P15の固定端11は、スクリュー羽根2によってスクリュー杭P15を地中にねじ込みやすいように十字型の構造を有している。詳しく言えば、十字型の構造は、二つの正三角形になっている板状の構造から構成されてもよく、各正三角形である板状の構造は高さが150mm、底面の長さが152mm、厚さが約10mmであってもよい。
[第16の実施形態]
[第16の実施形態]
図21A及び図21Bに示すように、本考案が提供するスクリュー杭P16は、二つのスクリュー羽根2を有してもよい。スクリュー杭P16の全長は、4000mmであってもよい。これに加え、第16の実施形態におけるスクリュー杭P16の搭載部材3は、フランジ31と強化リブ32とを含む。固定端11から離れた方のスクリュー羽根2は、400mmの直径を有し、且つ柱状本体1を中心に1.5回回転するスクリュー構造を有してもよい。固定端11付近のスクリュー羽根2は二つの羽根を組み合わせた非連続式のスクリュー羽根であってもよく、二つの羽根は共同で柱状本体1を中心に2回回転してもよい。固定端11付近のスクリュー羽根2は、スクリュー杭P16の下端から約500mmの位置にあり、二つのスクリュー羽根2の間の距離は約1400mmであってもよい。
また、第15の実施形態のように、スクリュー杭P16の固定端11は、スクリュー羽根2によってスクリュー杭P16を地中にねじ込みやすいように十字型の構造を有している。この十字型の構造の寸法は、第15の実施形態で説明したものと同じにしてもよい。
[第17の実施形態]
[第17の実施形態]
図22A及び図22Bに示すように、本考案が提供するスクリュー杭P17は、三つのスクリュー羽根2を有してもよい。スクリュー杭P17の全長は、5800mmであってもよい。これに加え、第17の実施形態におけるスクリュー杭P17の搭載部材3は、フランジ31と強化リブ32とを含む。三つのスクリュー羽根2のうち、固定端11から離れた方の二つのスクリュー羽根2は同じ直径(500mm)を有してもよく、固定端11付近のスクリュー羽根2は350mmの直径を有してもよい。三つのスクリュー羽根2は、いずれも柱状本体1を中心に1.5回回転するスクリュー構造を有する。固定端11に最も近いスクリュー羽根2は、スクリュー杭P17の下端から約500mmの位置にあり、三つのスクリュー羽根2の間の距離はそれぞれ約1400mmであってもよい。
また、第16の実施形態のように、スクリュー杭P17の固定端11は、スクリュー羽根2によってスクリュー杭P17を地中にねじ込みやすいように十字型の構造を有している。この十字型の構造の寸法は、第16の実施形態で説明したものと同じにしてもよい。
[第18の実施形態]
[第18の実施形態]
図23A及び図23Bに示すように、本考案が提供するスクリュー杭P18は、三つのスクリュー羽根2を有してもよい。スクリュー杭P18の全長は、5800mmであってもよい。これに加え、第18の実施形態におけるスクリュー杭P18の搭載部材3は、フランジ31と強化リブ32とを含む。三つのスクリュー羽根2のうち、固定端11から離れた方の二つのスクリュー羽根2は同じ直径(500mm)を有してもよく、柱状本体1を中心に1.5回回転するスクリュー構造を有してもよい。固定端11付近のスクリュー羽根2は二つの羽根を組み合わせて構成され、二つの羽根は共同で柱状本体1を中心に2回回転し、且つ350mmの直径を有する。三つのスクリュー羽根2の間の距離はそれぞれ約1400mmであってもよい。
また、第17の実施形態のように、スクリュー杭P18の固定端11は、スクリュー羽根2によってスクリュー杭P18を地中にねじ込みやすいように十字型の構造を有してもよい。この十字型の構造の寸法は、第17の実施形態で説明したものと同じにしてもよい。
[第19の実施形態]
[第19の実施形態]
図24A及び図24Bに示すように、本考案が提供するスクリュー杭P19は、二つのスクリュー羽根2を有してもよい。スクリュー杭P19の全長は、3500mmであってもよい。これに加え、第19の実施形態におけるスクリュー杭P19の搭載部材3はフランジ31を含むが、強化リブを含まなくてもよい。二つのスクリュー羽根2のうち、固定端11から離れた方のスクリュー羽根2は、400mmの直径を有し、且つ柱状本体1を中心に1.5回回転するスクリュー構造を有してもよい。固定端11付近のスクリュー羽根2は、約200mmの直径と、柱状本体1を中心に1回回転するスクリュー構造と、を有し、且つ固定端11との距離が約50mmである。
なお、第19の実施形態におけるスクリュー杭P19は、さらに二つのスクリュー羽根2の間に設置され、且つ柱状本体1に位置する少なくとも一つの安定羽根2’’を有する。安定羽根2’’と、固定端11から離れた方のスクリュー羽根2と、の間の距離は、約1200mmであってもよい。詳しく言えば、安定羽根2’’は、例えば二つの円弧羽根21’によって構成されてもよい。図24A及び図24Bに示すように、円弧羽根21’は、主体部211’と、主体部211’の両端に位置する傾斜部212’と、を含み、且つ二つの傾斜部212’は主体部211’に対して異なる方向を向いて傾斜している。好ましくは、本実施形態において、一方の円弧羽根21’の一方の傾斜部212’と、前記傾斜部212’に隣接する他方の円弧羽根21’の一方の傾斜部212’とが、異なる方向を向いて傾斜している。言い換えれば、二つの円弧羽根21’の主体部211’は相互に略平行であるのに対して、異なる円弧羽根21’に属するものの互いに隣接する二つの前記傾斜部212’は、相互に平行な面から異なる方向に向かって傾斜している。
安定羽根2’’の設計により、スクリュー杭P19が設置される環境において、例えば台風や大雨などの異常で厳しい気象が発生した場合、たとえスクリュー杭P19が設置される表層土が相当高い水分量を有し、あるいは水飽和の状態になっていても、スクリュー杭P19は強化された横方向の剪断力を具備するため、土質の変化に伴う傾斜の発生を防ぐことができる。
これに加え、第19の実施形態において、スクリュー杭P19の柱状本体1は固定端11が開放的な設計になるように中空の円管であってもよい。また、スクリュー杭P19の開放的な固定端11には、固定板111が設置されてもよい。図24Cに示すように、本考案に係る実施形態において、固定板111は、鋭い角を有する板状の構造であって、柱状本体1の固定端11におけるトレンチング14によって、固定端11に固定することができる。
また、本考案はさらにブラケットモジュールを提供する。図13及び図14を用いて説明する。図13は本考案に係る実施形態が提供するブラケットモジュールの概略前面図であり、図14は本考案に係る実施形態が提供するブラケットモジュールの概略側面図である。
図13及び図14に示すように、本考案に係る実施形態が提供するブラケットモジュールMは、スクリュー杭Pと接続フレームBとを含み、接続フレームBはスクリュー杭Pの搭載端12におけるフランジに31よってスクリュー杭Pと相互接続され、且つ接続フレームBはソーラーパネルSを搭載するためのものである。ブラケットモジュールMに含まれるスクリュー杭Pは、柱状本体1と、少なくとも一つのスクリュー羽根2と、搭載部材3と、を含む前記のスクリュー杭P、P1~P19である。従って、スクリュー杭P、P1~P19の詳細については、ここで再度説明しない。
具体的には、図14に示すように、スクリュー杭Pは、そのフランジ31によって接続フレームBと接続されている。前述したように、スクリュー杭Pのフランジ31は、例えばネジなどの固定部材によってスクリュー杭Pと接続フレームBとを相互接続するための複数の開口孔311(図14に示されていない)を含んでもよい。
これに加え、本考案に係る実施形態が提供するスクリュー杭Pとスクリュー杭Pを含むブラケットモジュールMとについては、異なる設置場所の土質区分によって、以下のように異なる工事要件を有する。土質区分に応じて適切な準備作業がなされれば、本考案に係る実施形態が提供するスクリュー杭Pとスクリュー杭Pを含むブラケットモジュールMとは、土質区分1~7の種々の土壌を有する地域でも好適に使用することができる。
以上をまとめると、本考案の主な技術手段は、本考案に係る実施形態が提供するスクリュー杭P、P1~P19及びそれらを備えたブラケットモジュールMが、構造において異なる素子とセグメントとの間の寸法の比、例えば「柱状本体1の本体直径aとスクリュー羽根2の羽根直径bとの比は1:3~1:7の間である」に関する技術特徴によって設計されていると共に、特殊な多機能コート層と組み合わせることにより、スクリュー杭P、P1~P19を特殊な地質を有する地域に良好に適用させることができるようになる。
詳しく言えば、本考案に係るスクリュー杭Pの構造設計は、羽根が大型化されたスクリュー杭P(即ち、柱状本体1の本体直径aに対してスクリュー羽根2の羽根直径bが比較的に大きい比例の寸法を有する)を用いることによって、優れた圧縮負荷容量及び引張負荷容量を有することができる。そうすることで、先行技術のセメント杭、例えば長さが18mのセメント杭と比較すると、本考案は同じ環境条件において、長さがわずか6mのスクリュー杭Pを用いても同等の負荷容量の特性を達成することができる。また、スクリュー杭Pを用いたブラケットモジュールMは、より小さな間隔で複数のスクリュー杭Pを有することができるので、セメント杭に比べてより多くのスクリュー杭Pを使用することが必要となるが、これらのスクリュー杭Pによって負荷が均一に分散され、且つこれらのスクリュー杭Pと接続するブラケットモジュールMの上部にある接続フレームBに用いる鋼材の量が大幅に低減されるため、製造コストも大幅に低減されることができる。
上述したように、スクリュー杭Pを用いたブラケットモジュールMは、間隔がより小さい複数のスクリュー杭Pを有することができ、接続フレームBにおける各柱の間に横桁が接続されているため、工事時の工事通路の架設に有利であり、工事用通路の追加構築のコストを節約でき、且つ上部の接続フレームBとソーラーパネルとの架設がより便利になる。
特筆すべきなのは、ソーラー設備が耐用年数(例えば25年)に達した後、前記ブラケットモジュールMを採用したソーラー設備の発電所は撤去することができ、ブラケットモジュールMにおけるスクリュー杭Pは機械設備で回転させて地中から引き抜き出して、それらの建材をリサイクルすることができ、現地の土地を元の用途に戻すことができる。先行技術に使用されるセメント杭が、引き抜き出しにくく、土壌中に残される欠点を有するのに比べ、本考案に係るスクリュー杭Pは、より環境に優しいものである。
前述したスクリュー杭Pの各セグメントと素子との寸法に対する設計に加え、本考案のいくつかの実施形態では、スクリュー杭Pの耐久性を大幅に強化させるために、特定の製造工程によって作製された多機能コート層、例えばエポキシコート層、亜鉛含有コート層、又は多層コート層構造を有する複合コート層をさらに採用する。具体的には、本考案に係る実施形態が提供するスクリュー杭Pは、ソーラー発電所の20年以上の耐用年数設計に対応することが可能である。
本考案に係る実施形態を以上のように詳述したが、当業者は本考案に係る各種の変更について、添付の実用新案登録請求の範囲に特定された本考案の趣旨を逸脱しない範囲において行うことが可能であることを理解することができる。従って、本考案に係る実施形態のさらなる変更も、本考案の技術範囲に含まれるものである。
P’、P、P1~P19:スクリュー杭
1、1’:柱状本体
11:固定端
131:第一のセグメント
132:第二のセグメント
133:第三のセグメント
134:第四のセグメント
135:第五のセグメント
12:搭載端
13:本体セグメント
2、2’:スクリュー羽根
2’’:安定羽根
21’:円弧羽根
211’:主体部
212’:傾斜部
3:搭載部材
31:フランジ
311:開口孔
32:強化リブ
a:本体直径
b:羽根直径
d1~d5:距離
B:接続フレーム
S:ソーラーパネル
M:ブラケットモジュール
1、1’:柱状本体
11:固定端
131:第一のセグメント
132:第二のセグメント
133:第三のセグメント
134:第四のセグメント
135:第五のセグメント
12:搭載端
13:本体セグメント
2、2’:スクリュー羽根
2’’:安定羽根
21’:円弧羽根
211’:主体部
212’:傾斜部
3:搭載部材
31:フランジ
311:開口孔
32:強化リブ
a:本体直径
b:羽根直径
d1~d5:距離
B:接続フレーム
S:ソーラーパネル
M:ブラケットモジュール
Claims (12)
- 固定端と、前記固定端に対向する搭載端と、前記固定端と前記搭載端との間に位置する本体セグメントと、を有する柱状本体と、
前記柱状本体に設置され、前記固定端と前記搭載端との間に位置する少なくとも一つのスクリュー羽根と、
前記柱状本体の前記搭載端に接続され、フランジを含む搭載部材と、
を含むスクリュー杭であって、
前記柱状本体の本体直径と前記スクリュー羽根の羽根直径との比は1:3~1:7の間であって、
前記柱状本体は内部に真空が形成されるように両端開口が閉鎖されている中空円管であって、
前記フランジは六角形の断面を有し、
前記スクリュー杭は自然腐食によって表面に保護機能を持つ表面層が構成されるように加工されたものである
ことを特徴とするスクリュー杭。 - 固定端と、前記固定端に対向する搭載端と、前記固定端と前記搭載端との間に位置する本体セグメントと、を有する柱状本体と、
前記柱状本体に設置され、前記固定端と前記搭載端との間に位置する少なくとも一つのスクリュー羽根と、
前記柱状本体の前記搭載端に接続され、フランジを含む搭載部材と、
を含むスクリュー杭であって、
前記柱状本体の本体直径と前記スクリュー羽根の羽根直径との比は1:3~1:7の間であって、
前記柱状本体は中実の円柱状本体であって、
前記フランジは六角形の断面を有し、
前記スクリュー杭は自然腐食によって表面に保護機能を持つ表面層が構成されるように加工されたものである
ことを特徴とするスクリュー杭。 - 前記スクリュー羽根は、前記本体セグメントを前記搭載端から前記固定端まで少なくとも第一のセグメント及び第二のセグメントに区分けし、前記第一のセグメントの長さと前記第二のセグメントの長さとの比は6:1~2:1の間である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のスクリュー杭。 - 二つのスクリュー羽根を含み、
前記二つのスクリュー羽根は、前記本体セグメントを前記搭載端から前記固定端まで第一のセグメント、第二のセグメント及び第三のセグメントに区分けし、前記第一のセグメントは1000mm~2000mmの間の長さを有し、前記第二のセグメントは4500mm~5300mmの間の長さを有し、前記第三のセグメントは50mm~150mmの間の長さを有する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のスクリュー杭。 - 三つのスクリュー羽根を含み、
前記三つのスクリュー羽根は、前記本体セグメントを前記搭載端から前記固定端まで第一のセグメント、第二のセグメント、第三のセグメント及び第四のセグメントに区分けし、前記第一のセグメントは1000mm~2000mmの間の長さを有し、前記第二のセグメントは2000mm~3000mmの間の長さを有し、前記第三のセグメントは2000mm~3000mmの間の長さを有し、前記第四のセグメントは50mm~150mmの間の長さを有する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のスクリュー杭。 - 前記フランジは、100mm~300mmの間の直径及び5mm~10mmの間の厚みを有し、且つ複数の開口孔を有する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のスクリュー杭。 - 前記搭載部材はさらに複数の強化リブを含み、複数の前記強化リブはそれぞれ幾何学的な形状になっている二つの側表面を有し、且つ二つの前記側表面の間隔はmm3~10mmの間であって、複数の前記強化リブはそれぞれ前記フランジの下表面及び前記柱状本体の本体表面に同時に接続されている
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のスクリュー杭。 - 前記スクリュー羽根は200mm~500mmの間の直径を有し、且つ前記柱状本体を中心に1回~2回回転するスクリュー構造を有する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のスクリュー杭。 - 前記スクリュー構造は前記柱状本体の長軸方向に50mm~200mmの間の間隔を有する
ことを特徴とする請求項8に記載のスクリュー杭。 - 前記固定端は十字型の構造を有する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のスクリュー杭。 - 前記二つのスクリュー羽根の間に設置され、且つ前記柱状本体に位置する少なくとも一つの安定羽根を有する
ことを特徴とする請求項4に記載のスクリュー杭。 - 請求項1又は2に記載のスクリュー杭と接続フレームとを含み、前記接続フレームは前記搭載端の前記フランジによって前記スクリュー杭と相互接続され、且つ前記接続フレームはソーラーパネルを搭載するためのものである
ことを特徴とするブラケットモジュール。
Applications Claiming Priority (2)
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TW111200357U TWM629732U (zh) | 2022-01-11 | 2022-01-11 | 螺旋地樁及包含其之支架模組 |
TW111200357 | 2022-01-11 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2022002054U Active JP3238777U (ja) | 2022-01-11 | 2022-06-21 | スクリュー杭及びそれを備えたブラケットモジュール |
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