JP4906937B2 - 土木用ブロック - Google Patents

Description

本発明は、擁壁等に用いられる土木用ブロックに係り、更に詳しくは、擁壁等に用いられた土木用ブロックを利用して効率よく太陽光発電を行うことができる土木用ブロックに関する。

従来より、切り土や盛り土に際し、土圧に対抗し土の崩壊を防ぐために広く擁壁が用いられている。例えば、道路に面する山や土手、河川の堤防等の斜面をコンクリート製の土留めブロックで斜面を覆い、必要に応じて、補強材やアンカー等で、盛土や、地盤とブロックを固定して土砂崩れ等を防ぐ土留め擁壁構造が用いられている（特許文献１参照）。

一方、太陽光を有効に活用できる技術としては、太陽光発電を行うための所謂太陽電池パネルを一体化した打ち込み型枠が提案されている（特許文献２参照）。

特開平５−３１１６６０号公報 特開平８−２３９９４８号公報

ところで、太陽光発電を行うには、太陽光発電システムを設置するスペースの確保が大きな問題となっている。この点に関して、土木用ブロックは、土留め用だけでも年間６００万ｍ² と云われており、この広大な土木用ブロックを太陽光発電の設置スペースと利用すれば、二酸化炭素の排出等による地球温暖化等の環境問題が解消されるとともに、エネルギー問題も解決される可能性を秘めている。
しかるに、現状たるや、特許文献２に記載のように、僅かに打ち込み型枠が太陽光発電の設置スペースとして利用されているに過ぎない。
また、太陽光を有効に利用するためには、太陽光が太陽電池パネルに対し垂直に近い角度で入射されるのが好ましいのに対し、例えば、通常の建築物の壁面の角度は９０°、土留め擁壁の場合でも６０°〜９０°と、かなり急斜面であるので、単に土木用ブロックの表面に太陽電池パネルを設けるだけでは発電効率が悪い。かくして、従来は野外や屋上での平面的利用に限られていた。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、広大な面積を有する擁壁等の土木用ブロックを太陽光発電システムの設置場所として有効に活用するとともに、太陽光発電システムの設置角度を調節可能として発電を効率的に行うことの出来る土木用ブロックを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１は、開口部を備えた空間部を有するブロック本体と、太陽電池パネルとからなり、
前記太陽電池パネルは、下端部付近が前記空間部の開口部付近に回動自在に軸支されるとともに、
固定手段により前記空間部の任意の位置に固定可能であることを特徴とする土木用ブロックを内容とする。

本発明の請求項２は、ブロック本体が少なくとも上部材と下部材とからなり、
太陽電池パネルは、下端部付近が前記下部材内側の空間部の開口部付近に回動自在に軸支されるとともに、
固定手段により前記空間部の任意の位置に固定可能であることを特徴とする請求項１記載の土木用ブロックを内容とする。

本発明の請求項３は、上部材が円弧部からなり、下部材が平板部からなることを特徴とする請求項２記載の土木用ブロックを内容とする。

本発明の請求項４は、太陽電池パネルが少なくとも開口部及び下部材と平行な位置で固定可能である請求項２又は３に記載の土木用ブロックを内容とする。

本発明の請求項５は、下部材が夏季の南中高度と略垂直な角度であり、開口部が冬季の南中高度と略垂直な角度であることを特徴とする請求項４に記載の土木用ブロックを内容とする。

本発明の請求項６は、下部材の側端から仕切壁が垂設されていることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の土木用ブロックを内容とする。

本発明の請求項７は、下部材の外側に凸部が設けられるとともに、上部材の外側に前記凸部と係合する凹部が設けられていることを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の土木用ブロックを内容とする。

本発明の土木用ブロックは、内部に太陽電池パネルを含むので土木用ブロックで擁壁等を構築すると同時に太陽電池パネルが設置される。その結果、太陽電池パネルの設置場所の確保の問題が一挙に解消されるとともに、土木用ブロックを構築し、次いで、架台を組み立て該ブロックに太陽電池パネルを設置するという面倒な２工程が１工程化され、大巾な省力化とコストダウンが図られる。

本発明の土木用ブロックは、該ブロックの空間部内に太陽電池パネルが設けられているので、風が太陽電池パネルの裏側に入り込みにくく、強風で当該太陽電池パネルが吹き飛ばされる危険が少ない。また、太陽電池パネルはブロック本体の空間部内に設けられるため、工場であらかじめ太陽電池パネルを組み込んでおくことにより現場における煩雑な組立作業を減らすことができるので、施工コストを低廉に抑えることができる。更に、太陽電池パネルはブロック本体の空間部内に設置されているので、ブロック本体が太陽電池パネルを保護する役割を果たし、保管や運搬中に太陽電池パネルを損傷したりする虞れが小さい。

さらに、太陽電池パネルの下端部付近が空間部の開口部付近に回動自在に軸支されるとともに、固定手段により任意の位置に固定可能であることから、太陽の位置に合わせて太陽電池パネルの角度を適切な角度に調節可能であるので、太陽光の利用効率、即ち、発電効率を大幅に向上させることができる。

太陽電池パネルを少なくとも上部材と下部材とからなり、太陽電池パネルを開口部及び下部材と平行な位置で固定可能とすれば、簡単な機構で太陽電池パネルを容易且つ強固に固定することができる。
また、本発明の土木用ブロックを施工現場に設置した状況に応じて、下部材の角度を夏季の南中高度と略垂直にし、開口部の角度を冬季の南中角度と略垂直にすれば、太陽電池パネルの設置角度を簡単な機構で季節による太陽の位置に合わせた最適角度に容易に調節できる。例えば、夏季には太陽電池パネルを下部材の角度と略平行に固定し、冬季には太陽電池パネルを開口部の角度と略平行に固定することにより、夏季及び冬季とも太陽光が太陽電池パネルに対し略垂直に入射されるので太陽光が最も効率的に利用される。

下部材の側端に仕切壁を垂設すれば、当該土木用ブロックの下方の土砂が左右に流れでることによる土留め壁の変形や崩壊を防ぐことができる。

下部材の外側に凸部を設けるとともに、上部材の外側に前記凸部と係合する凹部を設ければ、上下の土木用ブロックの位置合わせ及び積み重ねが容易になり施工性が高められる。

図１は本発明の土木用ブロックの実施例１を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。 図２は本発明の土木用ブロックの実施例２を示す側面図である。 図３は本発明の土木用ブロックで使用される固定手段の一例を示す説明断面図である。 図４（ａ）は本発明の土木用ブロックの実施例３を示す側面図であり、（ｂ）はその背面図である。 図５は本発明の実施例２に係る土木用ブロックを用いた施工例を示す説明断面図である。 図６は図５の施工例において、太陽電池パネルの角度を変えた使用例を示す説明断面図である。 図７は本発明の実施例３に係る土木用ブロックを用いた施工例を示す説明断面図である。

本発明の土木用ブロックは、開口部を備えた空間部を有するブロック本体と、太陽電池パネルとからなり、
前記太陽電池パネルは、下端部付近が前記空間部の開口部付近に回動自在に軸支されるとともに、
固定手段により前記空間部の任意の位置に固定可能であることを特徴とする。

本発明の土木用ブロック１の好ましい態様としては、例えば図１（ａ）、（ｂ）の実施例１に示すように、上部材２Ｘと下部材２Ｙとからなり側面視で略Ｖ字状の空間部２ａを有するブロック本体２と、太陽電池パネル３とからなり、前記太陽電池パネル３は、下端部付近が前記下部材２Ｙ内側の前記空間部２ａの開口部２ｄ付近に回動自在に軸支されるとともに、前記空間部２ａの任意の位置に固定可能とされた構成からなる。図１（ａ）中、７は土木用ブロック積み重ね用の接続ピンを挿入するためのピン受け穴である。
尚、図中、太陽電池パネルに接続するための電気配線、電気配線用の穴等は省略してある。以下の実施例においても同様である。

ブロック本体２の材質は特に限定されないが、耐荷重性、耐変形性、耐久性等の点で、例えば、コンクリート製、セラミック製、高耐力の強化樹脂製とするのが好ましい。
本発明における太陽電池パネル３の形状、大きさについては特に限定されないが、太陽光を有効に活用するため、空間部２ａに収まる範囲で可能な限り大きいほうが好ましく、通常は開口部２ｄ及び平板部２ｃと略同じ形状、大きさ（例えば、一辺が１〜２ｍ程度）とされる。
太陽電池パネル３の種類については、太陽光を受けて起電力を得ることができるパネルであれば特に限定されない。

太陽電池パネル３を固定するための手段については、太陽電池パネル３を空間部２ａの任意の位置に移動し固定可能であれば特に制限されず、例えば、手動であっても、機械的手段であってもよく、また機械的・電気的手段により自動的に移動し固定できるようにしてもよい。更に、遠隔操作により、全ての又は一部の太陽電池パネル３の位置を自動的に移動させ自動的に固定することも可能である。

尚、図１中、上部材２Ｘ内側が円弧状に形成されているが、破線で示すように、下部材２Ｙとともに略コの字状を形成するようにしてもよい。（この場合は、略台形状の空間部２ａが形成される。）また、図１では、太陽電池パネル３は側壁２Ｚに軸支されているが、軸支手段としてヒンジ状のものを使用することにより、側壁２Ｚを省略して軽量化を図ることも可能である。更に、必要に応じ、側壁２Ｚに穴（窓）を開けて軽量化してもよい。

また、本発明の土木用ブロック１の他の好ましい態様としては、例えば図２、図３の実施例２に示すように、上部材２Ｘが円弧部２ｂからなり、下部材２Ｙが平板部２ｃからなり側面視で略Ｖ字状の空間部２ａを有するブロック本体２と、太陽電池パネル３とからなり、前記太陽電池パネル３は、下端部付近が前記平板部２ｃ内側の前記空間部２ａの開口部２ｄ付近に回動自在に軸支されるとともに、固定手段４により前記空間部２ａの任意の位置に固定可能とすることができる。
以下、本実施例２に基づいて詳細に説明するが、これらは特に断らない限り、上記実施例１にも適用されるものである。

本実施例において、ブロック本体２は当該ブロック本体の表面側に開口部２ｄを有する空間部２ａを有しており、この空間部２ａに太陽電池パネル３が角度調節が可能なように設置される。
詳述すれば、空間部２ａは下側が平板部２ｃとされ上側が円弧部２ｂとされた略Ｖ字状であり、太陽電池パネル３の下端部付近が平板部２ｃ内側の開口部２ｄ付近に回動自在に軸支されるので、太陽電池パネル３を平板部２ｃから開口部２ｄまでの間で回動させることにより、当該太陽電池パネル３の角度を自在に変えることができるとともに、当該太陽電池パネル３を太陽光を最も効率的に受光する所定の角度（位置）で固定することができる。

本実施例において、固定手段４としては、図３に記載されているように手動の例が示され、弾性部材４ｂにより外向きに付勢された出退自在の凸片４ａを太陽電池パネル３の端縁に設け、この凸片４ａを受ける受容穴４ｃを円弧部２ｂの内側に設けた構造が採用されている。
本実施例において、太陽電池パネル３を移動させ所定の位置で固定するには、凸片４ａに設けられた突起を押し下げ弾性部材４ｂを収縮させることにより該凸片４ａを受容穴４ｃから脱出させてフリーの状態として円弧部２ｂの内側に沿って移動させ、所定の受容穴４ｃの所で弾性部材４ｂを伸張させ、この付勢力により該凸片４ａを受容穴４ｃに没入させることにより、太陽電池パネル３を容易に固定することができる。

太陽電池パネル３を固定する位置については空間部２ａの中で任意に定めることができるが、開口部２ｄと平行な位置、及び平板部２ｃと平行な位置では、簡単な構成で強固に固定できるので、少なくともこの２箇所で固定できるようにするのが好ましい。図２に示した例では、開口部２ｄと平行な位置、及び平板部２ｃと平行な位置に加え、その中間付近の計３箇所で固定できるようにされている。
一方、太陽電池パネル３の発電効率が最も高くなるのは太陽光が太陽電池パネル３に対して垂直に入射する場合であるが、太陽の高さは季節ごとに異なるので、季節ごとの太陽の高さに応じて太陽電池パネル３の角度を変更するのが好ましいが、上記した通り、太陽電池パネル３は開口部２ｄ及び平板部２ｃと平行な位置で強固且つ容易に固定できるので、平板部２ｃの角度を夏季の南中高度と略垂直な角度とし、開口部２ｄの角度を冬季の南中高度と略垂直な角度とするのが好ましい。この場合、中間付近の角度は春季、秋季の南中角度と略垂直な角度として利用できる。

なお、夏季の南中高度及び冬季の南中高度は設置する場所の緯度によって異なるが、夏季の南中高度とは夏至の南中高度（緯度３４°で７９．４°）から概ね０〜１０°程度低い範囲（７９．４〜６９．４°）であり、冬季の南中高度とは冬至の南中高度（緯度３４°で３２．６°）より概ね０〜１０°程度高い範囲（約３２．６〜４２．６°）である。
また、図２に示したようなタイプの土木用ブロック１では、開口部２ｄと平板部２ｃの間の角度を約２７°〜４７°程度にしておけば、現場で斜面の傾斜角度を調節することにより、日本全土の南中高度に対応できる。

本発明においては、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、平板部２ｃの側端から仕切壁２ｇを垂設することもできる。この仕切壁２ｇを設けた土木用ブロック１を用いれば、土木用ブロック１の重みにより当該土木用ブロック１の下方で左右に流れでようとする土砂をこの仕切壁２ｇで塞き止めることができるので、土砂の流出による土留め擁壁の変形や崩壊を防ぐことができる。また、この仕切壁２ｇの形状を変えることにより現場の緯度に合せて上記開口部２ｄと平板部２ｃの角度を調節することができる。

本実施例においては、図２及び図４に示すように、開口部２ｄ付近の平板部２ｃ外側に凸部２ｅを設けるとともに、開口部２ｄ付近の円弧部２ｂ外側に前記凸部２ｅと係合する凹部２ｆを設けることもできる。このような凸部２ｅ及び凹部２ｆを設ければ、下側の土木用ブロック１の凹部２ｆに上側の土木用ブロック１の凸部２ｅを係合させることにより、土木用ブロック１同士の接続が強固になるばかりでなく、土木用ブロックの位置あわせ及び積み重ねも容易になり施工性が高められる。

また、図示しないが、図１の側壁２Ｚのように、空間部２ａの側部を防風壁で覆うこともでき、これにより太陽電池パネル３の裏側に横風が入り込んで、当該太陽電池パネル３が吹き飛ばされる等のトラブルを防ぐことができる。この場合、全ての土木用ブロック１に防風壁を設ける必要はなく、また、擁壁全体の両側部だけに設けても効果はあるが、好ましくは土木用ブロック１の数個〜十数個おきに設けるようにするのが好ましい。この防風壁は土木用ブロック１と一体的に設けてもよく、また、本発明の土木用ブロックを用いて擁壁を施工するときに隣接する土木用ブロック同士の間に適切な板状物を介設してもよい。

また、図１に示したように、上下又は左右に隣接する土木用ブロック１を接続するための接続ピンを挿入するピン受け穴を端面に設けたり、また、接続板をボルト締めするためのボルト穴を設けたり、電気配線用の穴等を設けることができる。また、後記するように、ブロック本体２の後面に、この本発明における土木用ブロック１を配設した後、土圧に耐えて擁壁が変形せず維持されるように補強材６に結合するための連結ブラケット２ｈを埋設してもよい。なお、ここでいう補強材６とは、ポリエステル、アラミド繊維、塩ビ、ＰＰ、ＰＥ等の合成樹脂や金属によって形成された帯状、面状のもの、排水機能を有する層厚管理材等をいう。

次に、図５に基づいて、図２に示した実施例２の土木用ブロック１を用いて土留め擁壁を形成する施工例１について説明する。
本施工例は、実施例２の土木用ブロック１を用いて傾斜角度が約５８°の土留め擁壁を形成させた例である。本施工例において、開口部２ｄの傾斜角度は約５８°であり、平板部２ｃの傾斜角度が約１１°であるので、太陽電池パネル３の傾斜角度は約１１°〜５８°の範囲で調節でき、太陽の高度が約３２〜７９°の場合に効率よく発電できる。なお、図５には夏季の太陽光に対応した傾斜角度で太陽電池パネル３が固定された例（太陽電池パネル３が平板部２ｃに略平行に固定）が記載されている。

まず、基礎工事として、現場の対象となる地面を掘削した後、ここに栗石等が敷かれ、さらに所定寸法の型枠にコンクリートが打設されてコンクリート基盤が形成される（図示せず）。続いて、このコンクリート基盤上に根石ブロック５が配設され、固定される。

次に、Ｌ型、矩形状、台形状等からなる根石ブロック５（図ではＬ型）の下部に設けられた連結ブラケット２ｈに、補強材６が取り付けられる。その後更に、図５における２点鎖線Ａの位置まで土砂が敷均され、前端部分を所定の傾斜角度（本施工例の場合は約１１°）の斜面としてから、土木用転圧ローラ等により固められる。

次に、斜面部分に本発明の土木用ブロック１が載置され、必要に応じて斜面と土木用ブロック１の間に砂などを充填してから、所定長さの接続ピン（図１参照）や接続板（図示せず）を用いて、根石ブロック５の上端面と土木用ブロック１の下端面を接合する。この後、前述と同様に補強材６の一端が連結ブラケット２ｈに固定され、更にこの補強材６上に２点鎖線Ｂの位置まで前述と同様に再び土砂が敷均され、続いて、土砂が転圧されて固められる。

第二段目の土木用ブロック１も、上述と同様、土木用ブロック１が斜面に載置されて下段の土木用ブロック１と接続され、補強材６が連結ブラケット２ｈに固定され、２点鎖線Ｃの位置まで土砂が敷均されて固められ、第三段目以降も同様の作業を繰り返すことによって所定高さの擁壁の構築が完了する。

上記のように構築された擁壁において、太陽電池パネル３の傾斜角度は、例えば図５、図６において矢示したように、太陽光を垂直に近い角度で太陽電池パネル３に受光できるように太陽光の高さに応じて適宜変更できる。なお、図６において、太陽電池パネル３の傾斜角度は約３４°であり、春季、秋季の日差しを効率よく受光できるようにされている。

次に、図４に示した実施例３の土木用ブロック１を用いて土留め擁壁を構築する施工例２を図７に基づいて説明する。なお、実施例３の土木用ブロック１は平板部２ｃの側端から仕切壁２ｇが垂設されており、この土木用ブロック１を水平面に設置したときに、開口部２ｄ及び平板部２ｃの傾斜角度がその土地に応じた最適な角度（施工例１と同じ角度）になるよう調節されている。なお、図７において太陽電池パネル３の傾斜角度は約５８°であり、矢示したように、高度の低い冬季の太陽光を垂直に近い角度で太陽電池パネル３に効率よく受光できる。

まず、基礎工事として、地面を掘削し、栗石等が敷かれ、コンクリート基盤が形成され（図示せず）、根石ブロック５（図では矩形状）が配設され、固定され、根石ブロック５に連結ブラケットが取り付けられる点は施工例１と同様である。その後更に、図７における２点鎖線Ａの位置まで土砂が水平に敷均されてから、土木用転圧ローラ等により固められる。

次に、根石ブロック５の上に本発明の土木用ブロック１を載置し、所定長さの接続ピン（図１参照）や接続板（図示せず）を用いて、根石ブロック５の上端面と土木用ブロック１の下端面を接合する。この後、前述と同様に補強材６の一端が連結ブラケット２ｈに固定され、更にこの補強材６上に２点鎖線Ｂの位置まで前述と同様に再び土砂が水平に敷均され、続いて、土砂が転圧されて固められる。

第二段目の土木用ブロック１も、上述と同様、土木用ブロック１が下段の土木用ブロック１の上に載置されてから接続され、補強材６が連結ブラケット２ｈに固定され、２点鎖線Ｃの位置まで土砂が水平に敷均されて固められ、第三段目以降も同様の作業を繰り返すことによって所定高さの擁壁の構築が完了する。

尚、本発明の土木用ブロックは、土留め等のブロックの他、橋脚、貯水池やダムを形成するための壁体、各種建築物や構築物の外壁等に用いられるブロック等を含むものである。

本発明の土木用ブロックは、太陽電池パネルを含むので、土木用ブロックで擁壁等を構築すると同時に太陽電池パネルが設置されるので、広大な面積を占める土木用ブロックを太陽電池パネルの設置場所として有効に活用することができる。従って、地球温暖化等の環境問題及びエネルギー問題が一挙に解消される。
また、当該太陽電池パネルはブロック本体内で設置角度が自在に調節可能とされているので、太陽の高さの異なる季節にあわせて太陽光を最も効率的に活用することができ、その有用性は極めて大である。

１ 土木用ブロック
２ ブロック本体
２Ｘ 上部材
２Ｙ 下部材
２Ｚ 側壁
２ａ 空間部
２ｂ 円弧部
２ｃ 平板部
２ｄ 開口部
２ｅ 凸部
２ｆ 凹部
２ｇ 仕切壁
２ｈ 連結ブラケット
３ 太陽電池パネル
４ 固定手段
４ａ 凸片
４ｂ 弾性部材
４ｃ 受容穴
５ 根石ブロック
６ 補強材
７ ピン受け穴

Claims (7)

1. 開口部を備えた空間部を有するブロック本体と、太陽電池パネルとからなり、
   前記太陽電池パネルは、下端部付近が前記空間部の開口部付近に回動自在に軸支されるとともに、
   固定手段により前記空間部の任意の位置に固定可能であることを特徴とする土木用ブロック。
2. ブロック本体が少なくとも上部材と下部材とからなり、
   太陽電池パネルは、下端部付近が前記下部材内側の空間部の開口部付近に回動自在に軸支されるとともに、
   固定手段により前記空間部の任意の位置に固定可能であることを特徴とする請求項１記載の土木用ブロック。
3. 上部材が円弧部からなり、下部材が平板部からなることを特徴とする請求項２記載の土木用ブロック。
4. 太陽電池パネルが少なくとも開口部及び下部材と平行な位置で固定可能である請求項２又は３に記載の土木用ブロック。
5. 下部材が夏季の南中高度と略垂直な角度であり、開口部が冬季の南中高度と略垂直な角度であることを特徴とする請求項４に記載の土木用ブロック。
6. 下部材の側端から仕切壁が垂設されていることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の土木用ブロック。
7. 下部材の外側に凸部が設けられるとともに、上部材の外側に前記凸部と係合する凹部が設けられていることを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の土木用ブロック。

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