JP6210016B2 - 防風設備 - Google Patents

Description

本発明は、ネットを使用した防風設備に関する。

鉄鋼原料である石灰石や石炭、あるいは石炭を蒸し焼きにしたコークス等の原料は、製鉄所の屋外に設けられた原料ヤードに堆積させられた状態で保管される。これらの原料は、強風により飛散しやすく、飛散した原料が原料ヤードから数キロ離れた場所にまで飛散するおそれがある。

原料が飛散してしまうと周辺環境に悪影響を与えてしまうことから、従来は原料ヤードの周囲に図１に示すような防風設備１０を設けることが一般的となっていた。図１に示す防風設備１０は、１枚のネット１１を２本の支柱１２に取り付け、支柱間を通過する風Ｗの勢いを軽減させるものである。なお、以下の説明においては、図１に示す防風設備１０を「１枚型防風設備」という。

一方、１枚型防風設備１０は、支柱間を通過する全ての風Ｗを１枚のネットで受けることになるため、ネットが受ける風圧（以下、「受風圧」という）が大きくなり、ネット１１の破損や支柱１２の倒壊といった問題を引き起こすおそれがあった。

この問題に対応するため、従来からネットの受風圧を低減させるための防風設備が考案されている。そのような防風設備の一例として、特許文献１に記載された防風設備がある。特許文献１の図２に示すように、この防風設備では、地上面からの高さが高い部分の風を防ぐネット（以下、「上部ネット」という）、及び、地上面からの高さが低い部分の風を防ぐネット（以下、「下部ネット」という）といった２枚のネットを使用している。そして、上部ネットを取り付けるための支柱と、下部ネットを取り付けるための別の支柱を設けることにより、支柱１本当たりで受ける風量を小さくし、支柱の損壊等の発生を防いでいた。

さらに、特許文献１の防風設備では、下部ネット取付用の支柱は保護対象物を取り囲むように配置されており、上部ネット取付用の支柱は下部ネット取付用の支柱を取り囲むように配置されている。即ち、上部ネットと下部ネットが間隔をおいて配置された状態となっている。これにより、支柱１本当たりで受ける風量が小さくなるため、支柱の損壊等の発生を防ぐことができる。なお、以下の説明においては、このような防風設備を「オフセット型防風設備」という。

上記構成を有するオフセット型防風設備では、下部ネットで受ける風の一部が上部ネットと下部ネットとの間を上昇するように流れることになるため、下部ネットの受風圧を低減させることができる。また、上部ネットと下部ネットとの間に上昇気流が形成されることにより、１枚型防風設備に比べて減風効果が大きくなる。なお、減風効果とは、ネットの設置位置から、どの程度離れた位置までネットによる風速の低減効果が現れているかで優劣が判断され、風速の低減領域が広い場合には減風効果が大きいとされる。

また、特許文献２にもオフセット型防風設備が開示されている。

特開平１１−２０６２４８号公報 特開２００２−７８４２１号公報

しかしながら、オフセット型防風設備のように上部ネット取付用の支柱と下部ネット取付用の支柱を別々に設けることは、支柱の本数が増える分、防風設備の設置スペースを広く確保することが必要となり、支柱設置のための基礎工事の規模も大きくなってしまう。これにより、防風設備導入のためのコストが増大してしまう。

また、上部ネット取付用の支柱と下部ネット取付用の支柱を順に配置するだけでは、上部ネット側から下部ネット側に向かって流れる風に対しては上昇気流が形成されるものの、逆方向から進行してくる風に対しては下降気流が形成されてしまう。この場合、十分に減風効果を発揮することができなくなる。このため、従来の防風設備では、２方向から進行する風に対して減風効果を発揮させるために、下部ネット取付用の支柱を２箇所に設け、これらの支柱で上部ネット取付用の支柱を挟み込むようにしていた（特許文献１の図１中央部を参照のこと）。したがって、オフセット型防風設備では、２方向から進行する風に対応しようとすると、支柱の本数が更に多くなってしまい、設置スペースの確保や基礎工事に伴うコストが増大してしまうことになる。

よって、防風設備の設置スペースを小さくするといった観点からは、オフセット型防風設備よりも１枚型防風設備を用いることが好ましい。一方で、１枚型防風設備は、前述の通り、オフセット型防風設備に比べてネットの受風圧が大きく、また、減風効果も小さい。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、防風設備の設置スペースを広くすることなく、ネットの受風圧を低減させ、かつ、減風効果を向上させることを目的とする。

上記課題を解決する本発明は、ネットが取り付けられる複数の取付部材を備えた防風設備であって、各取付部材間には、鉛直方向に沿って複数のネットが取り付けられ、鉛直方向に沿って隣り合うネット同士のうち、相対的に下部に位置する下部ネットの幅が相対的に上部に位置する上部ネットの幅よりも長いことを特徴とする。

本発明によれば、上部ネットと下部ネットを同一の支柱に取り付けるため、設備の設置スペースが小さく、支柱設置のための基礎工事の規模を小さくすることができる。また、支柱に取り付けられた下部ネットが上部ネットに対して弛んだ状態となるため、各ネットで風を受けた際に下部ネットの最も膨らんだ位置（最も伸びた位置）が上部ネットの最も膨らんだ位置（最も伸びた位置）よりも下流側に位置することになる。これにより、上部ネットと下部ネットとの間に隙間（スリット）が形成され、下部ネットで受ける風の一部がその隙間を上昇するように流れることになる。その結果、ネットの受風圧を低減させることができると共に、減風効果を向上させることができる。

前記下部ネットは、前記上部ネットと前記下部ネットが最も伸びた状態の前記上部ネットと前記下部ネットとの間に生じる平面視におけるスリットの幅が０．０５ｍ程度以上、設置長さ（ネット高さ）に対して２．５％程度以上となるような幅を有することが好ましい。

前記下部ネットは、前記上部ネットの取付部上端から前記下部ネットの取付部下端までの長さに対して７５％以下の設置長さを有することが好ましい。

前記下部ネットは、前記上部ネットの材料よりも伸びやすい性質を有する材料で形成されていても良い。

本発明によれば、防風設備の設置スペースを広くすることなく、ネットの受風圧を低減させ、かつ、減風効果を向上させることができる。

従来の１枚型防風設備を示す概略斜視図である。 本発明の実施形態に係る防風設備を示す概略斜視図である。 本発明の実施形態に係る上部ネット及び下部ネットの形状を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る防風設備の使用状態を示す図２中のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施形態に係る上部ネットと下部ネットとの間に形成されるスリット幅、及び、下部ネットの設置長さについての説明図である。 本発明の別の実施形態に係る支柱間に３枚のネットを設けた場合の説明図である。 本発明の実施形態に係る上部ネットと下部ネットとの間に形成されるスリット幅を０．１ｍとした場合の風速比（ネット出側の風速／ネット入側の風速）分布を示す説明図である。 従来の１枚型防風設備の場合の風速比（ネット出側の風速／ネット入側の風速）分布を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る上部ネットと下部ネットとの間に形成されるスリット幅を変化させた場合の、１枚型防風設備に対する風速比１０％範囲の増加率を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について、原料ヤードに堆積した原料（石炭、石灰石等）の飛散を防止する防風設備１に基づいて説明する。また、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図２に示すように、本実施形態の防風設備１には、２枚のネット２と、そのネット２が取り付けられる取付部材として２本の支柱３とが設けられている。２枚のネット２は、支柱間において鉛直方向に沿って順に取り付けられており、相対的に上部に位置するネット２（以下、「上部ネット２ａ」という）は、支柱間を通過する風Ｗのうち支柱３の上部を通過する風Ｗを防ぐ役割を有している。一方で、相対的に下部に位置するネット２（以下、「下部ネット２ｂ」という）は、支柱間を通過する風Ｗのうち、支柱３の下部を通過する風Ｗを防ぐ役割を有している。

また、支柱３の高さは、堆積した原料（不図示）の高さよりも高くなっており、上部ネット２ａの取付部下端５の位置と下部ネット２ｂの取付部上端６の位置は、地上面からの高さが同一となっている。なお、上部ネット２ａと下部ネット２ｂは、同一の材料（例えば鋼）で形成されている。

図３に示すように、上部ネット２ａ及び下部ネット２ｂの形状は、長方形状となっている。上部ネット２ａの幅ｄと下部ネット２ｂの幅Ｄは互いに異なっており、下部ネット２ｂの幅Ｄは、上部ネット２ａの幅ｄよりも長くなっている。なお、上部ネット２ａの幅ｄは、支柱間の距離と概ね等しくなっているため、下部ネット２ｂの幅Ｄは、支柱間距離に対しても長くなっている。

即ち、上部ネット２ａと下部ネット２ｂは、同一の支柱３に取り付けられ、かつ、下部ネット２ｂの幅Ｄが上部ネット２ａの幅ｄよりも長いために、下部ネット２ｂは、無風時において上部ネット２ａよりも弛んだ状態となる。

このような状態にある防風設備１で風Ｗを受けた場合には、図２に示すように、上部ネット２ａ及び下部ネット２ｂが膨らみ、上部ネット２ａの取付部下端５と下部ネット２ｂの取付部上端６との間に隙間（以下、「スリットＳ」という）が形成される。そして、下部ネット２ｂで受けた風Ｗの一部は、そのスリットＳを通過することになる。

ここで、図４を用いて風Ｗの流れに対する各ネット２ａ，２ｂの動きについて説明する。図４は、図２のＡ−Ａ断面図、即ち、支柱間の概ね中央部（ネット２が最も膨らむ位置）における縦断面図である。なお、Ａ−Ａ断面は、ネット２を張る面に対して直交する鉛直面である。

まず、無風時においては、図４（ａ）に示すように上部ネット２ａ及び下部ネット２ｂが支柱３に取り付けられた状態のままとなる。なお、上部ネット２ａ及び下部ネット２ｂは、実際には弛んだ状態となっている。

次に、図４（ｂ）に示すように、図中の左から右に向かって風Ｗが流れる場合、上部ネット２ａと下部ネット２ｂは、風Ｗの流れの下流側、即ち、図中の右側に向かって膨らむことになる。この場合、下部ネット２ｂの幅Ｄが上部ネット２ａの幅ｄよりも長いために、下部ネット２ｂの最も膨らむ位置は、上部ネット２ａの最も膨らむ位置の下流側の位置となる。

このため、上部ネット２ａと下部ネット２ｂとの間にスリットＳが形成され、下部ネット２ｂで受ける風Ｗの一部がスリットＳを上昇するように流れていく。これにより、後述の実施例で示すように、１枚型防風設備１０に対してネット２の受風圧を低減することができると共に、減風効果を向上させることが可能となる。

一方、図４（ｃ）に示すように、図中の右から左に向かって風Ｗが流れる場合、上部ネット２ａと下部ネット２ｂは、風Ｗの流れの下流側、即ち、図中の左側に向かって膨らむことになる。この場合、下部ネット２ｂの幅Ｄが上部ネット２ａの幅ｄよりも長いために、下部ネット２ｂの最も膨らむ位置は、上部ネット２ａの最も膨らむ位置の下流側の位置となる。

このため、上部ネット２ａと下部ネット２ｂとの間にスリットＳが形成され、下部ネット２ｂで受ける風Ｗの一部がスリットＳを上昇するように流れていく。これにより、後述の実施例で示すように、１枚型防風設備１０に対してネット２の受風圧を低減することができると共に、減風効果を向上させることが可能となる。

また、本実施形態に係る防風設備１は、従来のオフセット型防風設備１に対して支柱３の本数が少ないため、設備の設置スペースを小さくすることができる。さらに、本実施形態に係る防風設備１は、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すように２方向の風Ｗに対応することが可能となる。従来のオフセット型防風設備１では、２方向の風Ｗに対応するためには、支柱３の本数やネット２の枚数を更に増やす必要があったが、本実施形態に係る防風設備１においては、その必要がない。

即ち、本実施形態に係る防風設備１は、設置スペースを広くすることなく、受風圧の低減効果と減風効果の向上を実現することができる。

ただし、スリットＳを通過する風量が少なすぎる場合には、受風圧の低減効果や減風効果が十分に得られないこともある。このため、下部ネット２ｂの幅Ｄは、図５に示すスリットＳの幅ＳＬが所定の幅以上となるように規定することが好ましい。なお、スリット幅ＳＬは、原料の種類やネット２の性能（目の粗さ、材料等）により適宜変更されるものでもあるが、下部ネット２ｂのネット高さ（後述の設置長さ）に対して２．５％以上となる値を有することが好ましい。具体的には、０．０５ｍ以上、０．２ｍ以下となることが好ましい。２．５％未満となると、スリットＳによる風抜き及び整流化効果が小さくなり、有効な減風効果が得られない。ここで、本明細書における「スリット幅」とは、上部ネット２ａと下部ネット２ｂが風Ｗを受けて最も膨らんだ状態（最も伸びた状態）における上部ネット２ａの下端の最も下流側に位置する点と、下部ネット２ｂの上端の最も下流側に位置する点との平面視における距離である。

また、下部ネット２ｂの取付部上端６から取付部下端７までの長さＬ（以下、「設置長さ」という）が短すぎる場合（上部ネット２ａの設置長さｌが長すぎる場合）には、スリットＳを抜ける風量が少なくなり、受風圧の低減効果や減風効果が十分に得られないこともある。このため、下部ネット２ｂの設置長さＬは、上部ネット２ａの取付部上端４から下部ネット２ｂの取付部下端７までの長さＴＬに対して所定の比率の長さを有していることが好ましい。なお、具体的な下部ネット２ｂの設置長さＬの値は、原料の種類やネット２の性能（目の粗さ、材料等）により適宜変更されるものでもあるが、上記所定の比率が５％以上となる長さであることが好ましい。また、下部ネット２ｂの設置長さＬの値は、上記所定の比率が７５％以下であることが好ましい。７５％を超えるような位置にスリットＳがあると、本来発塵等を抑えたい地表面に対するスリットＳによる風抜き及び整流化効果が小さくなり、有効な減風効果が得られない。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

また、上記実施形態では、ネット２の枚数を２枚としたが、ネット２の枚数はこれに限定されるものではない。例えば、図６に示すように３枚としても良いし、それ以上の枚数であっても良い。ネット２の枚数が３枚以上ある場合であっても、鉛直方向に沿って隣り合うネット同士のうち、相対的に下部に位置する下部ネット２ｂが上記実施形態で説明した幅Ｄと設置長さＬを有していれば、受風圧の低減効果と減風効果を得ることができる。

また、上記実施形態では、上部ネット２ａと下部ネット２ｂを同一の材料で形成することとしたが、異なる材料で形成しても良い。このとき、下部ネット２ｂの材料は上部ネット２ａの材料に対して伸びやすい性質を有していることが好ましい。例えば、上部ネット２ａを鋼製ネットとし、下部ネット２ｂを樹脂製ネットとすれば、風を受けた際に下部ネット２ｂが上部ネット２ａよりも伸びやすくなる。このため、上部ネット２ａと下部ネット２ｂとの間にスリットＳが形成され、上記実施形態で説明した効果と同様の効果を奏することができる。

また、上記実施形態では、ネット２が取り付けられる取付部材として支柱３を用いたが、支柱３以外のその他の構造物にネット２を取り付けても良い。また、上記実施形態に係る防風設備１は、石炭や石灰石等の原料を保護するだけでなく、防風を必要とする農作物等に対しても適用することができる。

本発明に係る防風設備を用いて、シミュレーションを行った。防風設備は、支柱間の距離を２ｍとし、上部ネットの幅が２.１ｍ、下部ネットの幅が２.４ｍである。上部ネットの取付部下端と下部ネットの取付部上端の地上面からの高さは、１ｍで同一である。また、上部ネットと下部ネットとの間のスリット幅は、０．１ｍであった。なお、各ネットは鋼製で長方形形状を有している。

上記の防風設備に対して風を当て、このときのネット設置位置からの距離（ネット支柱高さの倍数で図示）と風速比（ネット出側の風速／ネット入側の風速）分布との関係を図７に示す。また、比較のために従来の１枚型防風設備に対しても、同様のシミュレーションを行った。その結果を図８に示す。

図８に示すように、本発明に係る防風設備は、従来の１枚型防風設備に対して、風速比が１０％となるエリアが１３％拡大しており、減風効果が大きくなっていることがわかる。

次に、下部ネットの幅を変化させ、スリット幅を変化させてシミュレーションを行った。スリット幅は、０．１ｍ、０．２ｍ、０．４ｍ、１．３ｍとした。このときのネット設置位置からの距離と風速比分布との関係を図９に示す。

図９に示すように、スリット幅が０．１ｍ、０．２ｍである場合には、十分な減風効果が認められるが、０．４ｍでは、減風効果が低下してしまった。このため、スリット幅は、０．２ｍ以下であることが好ましい。

本発明は、原料ヤードに堆積した原料を風から保護する際に適用することができる。

１ 防風設備
２ ネット
２ａ 上部ネット
２ｂ 下部ネット
３ 支柱（取付部材）
４ 上部ネットの取付部上端
５ 上部ネットの取付部下端
６ 下部ネットの取付部上端
７ 下部ネットの取付部下端
１０ 従来の防風設備
１１ ネット
１２ 支柱
Ｃ 隙間
Ｄ 下部ネットの幅
ｄ 上部ネットの幅
Ｌ 下部ネットの設置長さ
ｌ 上部ネットの設置長さ
Ｓ スリット
ＳＬ スリット幅
ＴＬ 上部ネットの取付部上端から下部ネット取付部下端までの長さ
Ｗ 風

Claims (4)

1. ネットが取り付けられる複数の取付部材を備えた防風設備であって、
   各取付部材間には、鉛直方向に沿って複数のネットが取り付けられ、
   鉛直方向に沿って隣り合うネット同士のうち、相対的に下部に位置する下部ネットの幅が相対的に上部に位置する上部ネットの幅よりも長い、防風設備。
2. 前記下部ネットは、前記上部ネットと前記下部ネットが最も伸びた状態の前記上部ネットと前記下部ネットとの間に生じる平面視におけるスリット幅が、当該下部ネットの設置長さに対して２．５％以上となるような幅を有する、請求項１に記載の防風設備。
3. 前記下部ネットは、前記上部ネットの取付部上端から前記下部ネットの取付部下端までの長さに対して７５％以下の設置長さを有する、請求項１又は２に記載の防風設備。
4. 前記下部ネットは、前記上部ネットの材料よりも伸びやすい性質を有する材料で形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の防風設備。
   
   
   
   
   
   

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