JP4468739B2

JP4468739B2 - 構造物用防振架台

Info

Publication number: JP4468739B2
Application number: JP2004150747A
Authority: JP
Inventors: 匠橋詰; 正人山田; 潔清水; 治男萱野
Original assignee: Waseda University; Kyowa Exeo Corp; Bridgestone KBG Co Ltd
Current assignee: Waseda University; Kyowa Exeo Corp; Bridgestone KBG Co Ltd
Priority date: 2004-05-20
Filing date: 2004-05-20
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2024-05-20
Also published as: JP2005333744A

Description

この発明は、建物などの屋上、屋根などの高所に設置する小型風力発電機などの構造物用架台に関するものである。

風力発電機は効率よく風を受ける目的で風通しのよい高所に設置されている。その設置方法は、大出力の大型は勿論、小型のものも高さ保持のために、高い支柱や鉄骨架台を用い、それらの上に設置される。
近年、小型風力発電機をビルの屋上や屋根の上に設置するケースが経済面、保全面より増えている。
しかし、このような場所に設けた場合、風力発電機の風車（羽根車）の回転による振動がビルの床面や建物の屋根に伝わるため、振動、騒音など建物への悪影響を与えることになる。
風力発電機は、効率的に風を受けるように高い位置に設置されるが、通常、支持棒に固定して家屋の屋根やベランダなどの上に設置される。
しかし、風車（風力発電機）の回転によって発生する振動は非常に大きく、特に高速回転時にはその振動の家屋などへの伝達や、その振動に起因する音が騒音となって大きな問題となっていた。そこで、この振動を吸収するために、改良された風力発電機の取付け機具が提案されている。

この取付け機具は、図５に示すように、風力発電機ａを支える支持パイプｂと、上記風力発電機ａと上記支持パイプｂとの間に挿入された防振ゴムからなる振動吸収体ｃとを備え、土台ｄに上記支持パイプｂを固定するための横パイプｅと上記支持パイプｂ或は上記横パイプｅを上記土台ｄに固定するための縦パイプｆを備えたものであり、上記横パイプｅの両端付近において、上記横パイプｅを上記土台ｄに固定するための横パイプ固定具ｇと、上記縦パイプｆの一端付近において上記縦パイプｆを上記土台ｄに固定するための縦パイプ固定具ｈを備えており、上記横パイプｅと上記横パイプ固定具ｇおよび縦パイプｆと縦パイプ固定具ｈは、ともに振動吸収体ｊを介して固定されている。これにより、風車の回転によって発生する振動を上記振動吸収体ｊで吸収して、その振動の家屋などへの伝達を極力抑えるようにしている（特許文献１参照）。
特開平１１−２０１０２２号公報

しかし、上記の取付け機具では、風車の回転によって発生する振動を上記振動吸収体ｃ、ｊで吸収して、その振動の家屋などへの伝達を抑えることができたとしても突風や地震などの突発的な外力に対しては、上記の振動吸収体ｃ、ｊでは吸収できないという問題がある。

この発明は、前記問題を改良するためになしたものであり、建物の屋上又は屋根に構造物を設置した場合でも、振動、騒音など建物への影響を最小限に抑えるとともに、突風や地震などの突発的な外力に対しても建物への影響を軽減することを課題とする。

前記の課題を解決するために、この発明の構造物用防振架台は、建物の屋上や屋根に立設する構造物の架台において、屋根や上記屋上の床板に受け架台を固定し、この受け架台上に支持防振部材を介して防振受け架台を配設するとともに、上記受け架台および防振受け架台との側部に、上記両架台間を跨いで防振手段を設け、上記構造物に作用する振動を吸収するとともに大きな外力を抑制することである。これにより、風力発電時における振動が上記支持防振部材により吸収される。また、突風や地震などの突発的な外力が構造物に作用した際、その外力が防振手段で受け止められ、減衰される。

また、上記構造物を上記防振受け架台に立設した支柱に載置した構成を採用することにより、上記構造物を風通しの良い高さ位置への設置が可能である。

この発明は、以上の構成により、構造物である実用的な小型風力発電機をビルなどの屋上へ設置することができるとともに、ビルの屋上などを活用することにより、高所配置のためのタワーなどを必要とせず、経済的であると共にメンテナンスなどの場所も確保できる。
また、上記支持防振部材によって、風力発電時における振動、騒音を含め、建物の影響を最小限に抑えることができる。
さらに、防振手段により、突風や地震などの突発的な外力に対しても、建物の影響を最小限に抑えられ、建物の安全性が確保される。

以下、この発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。図１〜３は第１実施の形態の構築物用防振架台を示し、この防振架台は、ビルの屋上に構造物、例えば、小型風力発電機を設置する場合である。同図において、建物の屋上の床板１上に受け架台２が基礎ボルト３にて固定される。上記受け架台２の上に防振受け架台４が支持防振部材５を介して支承される。防振受け架台４の上に支柱６がボルトを介して立設される。支柱６の上に風力発電機７が取り付けられる。

上記受け架台２および防振受け架台４との側部に、上記両架台２、４を跨いで防振手段１０を配設する。
上記受け架台２は、所定長さのＨ形鋼部材２ａを所定間隔にあけ、その間を間隔をあけて縦棧２ｂで継ぎ、さらに縦棧２ｂ間を間隔をあけて横棧２ｃで継いで構成される。
防振受け架台４は、上記縦横棧２ｂ、２ｃの上に載置される矩形枠４ａで、この矩形枠４ａの継ぎ部材４ｂで格子状に組み立て、継ぎ部材４ｂの上に敷板４ｃを固定して構成される。上記において、上記縦横棧２ｂ、２ｃと上記矩形枠４ａとの間に、所定の間隔で多数の支持防振部材５が配設される。支持防振部材５は弾性ゴムの他にコイルスプリングや板バネを使用してもよい。
支柱６は、上下にフランジ６ａ、６ｂを有し、下フランジ６ｂを上記敷板４ｃの上に載せてボルトにより固定され、上フランジ６ａ上に風力発電機７が載置されボルトにより固定される。

風力発電機７は、例えば、ハイブリッド形風力タービン８と発電機９とからなるものである。ハイブリッド形風力タービン８は、図示の例では、ダリウス形風力タービンの羽根８ａとサボニウス風力タービンの羽根８ｂとをタービン軸８ｃに取り付けた構成よりなり、タービン軸８ｃの回転を発電機９に伝達するようになっている。

防振手段１０は次に述べるような細部構造よりなるものである。
取付プレート（保持防振用ゴムの取付座）１１を受け架台２の縦横棧２ｂ、２ｃの４隅部から水平方向に張り出して突出させる。この取付プレート１１の突出部側に、上下方向に向くゴム挿通孔１１ａを設け、このゴム挿通孔１１ａに保持防振用ゴム１２を装着する。この保持防振用ゴム１２は、上下に２つ割りして、ゴム挿通孔１１ａへの取付けを容易にすることができる。上記保持防振用ゴム１２の厚みは取付プレート１１の厚みより大きいものとする。保持防振用ゴム１２は、上下方向に向く中心孔１２ａを有する。
また、保持プレート１３を防振受け架台４の４隅部から上記取付プレート１１に対向して水平方向に突出させる。この保持プレート１３は、その側部に固定した側板１３ａを介して防振受け架台４にボルトなどにより固定される。

保持プレート１３の突出部側に、上下方向に向くボルト挿通孔１３ｂが設けられる。このボルト挿通孔１３ｂは取付プレート１１のゴム挿通孔１１ａと同心状にあけられる。
上記中心孔１２ａと上記ボルト挿通孔１３ｂを貫通してボルト１４が配置され、上記ボルト１４の下部側には、保持防振用ゴム１２の上下に配した押え板１７をねじこんで、上記保持防振用ゴム１２を挟み込み、下端側から緩み止め用ナット１８をねじこんで保持防振用ゴム１２を取付プレート１１に着座させる。
一方、上記ボルト１４の上部側には保持プレート１３を挟んで、上下にストッパナット１５が座板１６を介してねじ込まれ、この座板１６と保持プレート１３との間に所定の間隙Ｓが設定される。なお、間隙Ｓはストッパナット１５の調節（ねじ込み量）により、支持防振部材５の最大圧縮量および最大伸長量とほぼ等しく設定される。
上記保持防振用ゴム１２は、図示のように、少なくとも角部の４箇所に設けたが、この角部を含んで、さらに増設してもよい。

上記実施の形態の防振架台において、通常の風速（１０〜１５ｍ／ｓｅｃ）における風力や風力発電機の回転による振動を支持防振部材５で防振（吸振）し、その振動が床板１に伝わるのを最小限に抑えている。したがって、建物への影響が微小であるとともに振動による騒音発生も防止される。
また、突風（２０ｍ／ｓｅｃ以上）が風力タービンに作用し、また地震など予測できない突然の大きな力が加わった場合、支柱６を倒そうとする大きな曲げモーメントが発生する。この場合、支持防振部材５の一側が所定の数値以上に撓む。一方、撓んだ反対側の支持防振部材５は隙間が開いて伸び切ろうとする。このように支持防振部材５が大きく撓むと同時に防振受け架台４とともに保持プレート１３が傾き、この保持プレート１３がストッパナット１５に接触し、ボルト１４を介して保持防振用ゴム１２に力が加わる。このゴム１２に伝わった力は保持防振用ゴム１２の緩衝効果により減衰されて、支持防振部材５の損傷又は破損が回避され、構造物の安全性が確保される。

突風や地震など予測できない、すなわち発生予想が困難な突然の大きな力に対しても上記の如く建物への悪影響を最小限に抑えることができる。
また、台風など予め予測される強い外力が働いた場合、すなわち予測される強風（４０ｍ／sec以上）に対しては、ストッパナット１５で保持プレート１３を上下より挟み込んで間隙Ｓを「０」にする。これにより、支持防振部材５の振動を、保持防振用ゴム１２の圧縮により吸収する。したがって、この場合も風力発電機７の安全性が確保される。上記のように、風力発電機７および支柱６を支える防振受け架台４は、支持防振部材５および保持防振用ゴム１２の両方で支持され、大きな力に対しては保持防振用ゴム１２の強いばね力で支持される。
小型風力発電機７の大きさや、設置高さおよび発生風力により、保持防振用ゴム１２のばね定数が選定される。

図４は第２実施の形態を示し、同図において、取付プレート１１の上下面に保持防振用ゴム１９を配設したものであり、ボルト挿通孔１１ｂと保持防振用ゴム１９の中心孔１９ａとボルト挿通孔１３ｂを同心させ、これらの孔を貫通してボルト１４が挿通され、ボルト１４の上部側には保持プレート１３を挟んで、上下にストッパナット１５が座板１６を介してねじ込まれ、この座板１６と保持プレート１３との間に所定の間隙Ｓが設定される。なお、隙間Ｓはストッパナット１５の調節（ねじ込み量）により、適宜決定される。
一方、保持防振用ゴム１９を上下からボルト１４にねじこんだ押え板１７により、取付プレート１１との間で押え込み、下端側から緩み止め用ナット１８をねじこんで保持防振用ゴム１９を取付プレート１１に着座させる。

上記実施の形態では、構造物を小型風力発電機７としたが、広告塔などにも適用できる。

本発明に係る第１実施の形態を示す縦断面図図１のＡ−Ａ矢視図本発明に係る第１実施の形態の要部拡大断面図本発明に係る第２実施の形態の要部拡大断面図従来例に示す概略説明図

符号の説明

１床板
２受け架台
３基礎ボルト
４防振受け架台
５支持防振部材
６支柱
７風力発電機
８ハイブリッド形風力タービン
９発電機
１０防振手段
１１取付プレート
１１ａゴム挿通孔
１１ｂボルト挿通孔
１２保持防振用ゴム
１２ａ中心孔
１３保持プレート
１３ａ側板
１３ｂボルト挿通孔
１４ボルト
１５ストッパナット
１６座板
１７押え板
１８緩み止め用ナット
１９保持防振用ゴム
１９ａ中心孔
Ｓ間隙

Claims

建物の屋上や屋根に立設する構造物の架台において、屋根や上記屋上の床板１に受け架台２を固定し、この受け架台２の上に支持防振部材５を介して防振受け架台４を配設するとともに、上記受け架台２および防振受け架台４との側部に、上記両架台２、４間を跨いで防振手段１０を設け、上記構造物に作用する振動を吸収するとともに大きな外力を抑制することを特徴とする構造物用防振架台。
上記構造物を上記防振受け架台４に立設した支柱６に載置したことを特徴とする請求項１に記載の構造物用防振架台。
上記構造物が小型風力発電機７であることを特徴とする請求項１又は２に記載の構造物用防振架台。
上記防振手段１０は、上記受け架台２と上記防振受け架台４とに、上記両架台２、４からそれぞれ外方に突出する取付プレート１１と保持プレート１３を間隔をあけて対向状に設け、上記取付プレート１１のゴム挿通孔１１ａに保持防振用ゴム１２を装着し、上記保持プレート１３のボルト挿通孔１３ｂおよび上記保持防振用ゴム１２の中心孔１２ａを貫通してボルト１４を装着し、上記保持防振用ゴム１２を、その上下側から上記ボルト１４にねじ込んだ押え板１７を介して固定するとともに、上記保持プレート１３の上下側から上記ボルト１４にナット１５をねじ込み、上記保持プレート１３と上記ナット１５の間に所定の間隙Ｓを設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の構造物用防振架台。
上記防振手段１０は、上記受け架台２と上記防振受け架台４とに、上記両架台２、４からそれぞれ外方に突出する取付プレート１１と保持プレート１３を間隔をあけて対向状に設け、上記取付プレート１１の上下面に保持防振用ゴム１９を装着し、上記取付プレート１１のボルト挿通孔１１ｂ、上記保持プレート１３のボルト挿通孔１３ｂおよび上記保持防振用ゴム１９の中心孔１９ａを貫通してボルト１４を装着し、上記保持防振用ゴム１９を、その上下側から上記ボルト１４にねじ込んだ押え板１７を介して固定するとともに、上記保持プレート１３の両側から上記ボルト１４にナット１５をねじ込み、上記保持プレート１３と上記ナット１５の間に所定の間隙Ｓを設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の構造物用防振架台。