JP7175663B2 - 風力低減パネル及び風力低減パネルの設計方法 - Google Patents
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Description
そこで、本発明では、風速の低減性能を満たしつつ、風力低減パネルに作用する風力を低減可能な風力低減パネル及び風力低減パネルの設計方法を提供することにより風力低減パネルのコストアップの上昇を抑えることを目的とする。
また、風力低減パネルの他の構成として、風の通過方向を奥行方向としたときに、当該奥行方向に沿って延長するパネル部材が前記奥行方向と直交する面に沿う方向に一定の間隔を有して複数配列され、各パネル間に複数の通風路を有し、前記各パネル部材は、前記風力低減パネルの奥行寸法内に位置する頂部を基準として、奥行方向の一方側及び他方側にそれぞれ所定角度傾斜して延長する第1整流部及び第2整流部を備え、各パネル部材の頂部が、隣り合う他のパネル部材における前記第1整流部及び前記第2整流部の延長端同士を結ぶ仮想線との間に所定寸法の間隔を有する風力低減パネルであって、前記上下に隣り合うパネル部材の前記間隔は、前記第1整流部及び前記第2整流部の延長端同士を結ぶ仮想線の長さをW、前記第1整流部及び前記第2整流部の前記傾斜角度θを20°、前記パネル部材の厚みをt、(w/2)tanθ+t/cosθにより算出されるパネル部材の高さをh、前記間隔を調整するために設定される間隔定数をaとしたときに、前記間隔定数a及び前記厚みtが、関数t=6.92×a+1.54(a<1.15)、関数t=82.00×a-84.80(1.15≦a)、関数t=6.80×e0.98×a、関数a=0.5で囲まれる範囲から設定された構成とした。
また、風力低減パネルの他の構成として、風の通過方向を奥行方向としたときに、当該奥行方向に沿って延長するパネル部材が前記奥行方向と直交する面に沿う方向に一定の間隔を有して複数配列され、各パネル間に複数の通風路を有し、前記各パネル部材は、前記風力低減パネルの奥行寸法内に位置する頂部を基準として、奥行方向の一方側及び他方側にそれぞれ所定角度傾斜して延長する第1整流部及び第2整流部を備え、各パネル部材の頂部が、隣り合う他のパネル部材における前記第1整流部及び前記第2整流部の延長端同士を結ぶ仮想線との間に所定寸法の間隔を有する風力低減パネルであって、前記上下に隣り合うパネル部材の前記間隔は、前記第1整流部及び前記第2整流部の延長端同士を結ぶ仮想線の長さをW、前記第1整流部及び前記第2整流部の前記傾斜角度θを20°、前記パネル部材の厚みをt、(w/2)tanθ+t/cosθにより算出されるパネル部材の高さをh、前記間隔を調整するために設定される間隔定数をaとしたときに、前記間隔定数a及び前記厚みtが、関数t=6.92×a+1.54(a<1.15)、関数t=82.00×a-84.80(1.15≦a)、関数t=5.30×e0.84×a、関数a=0.5で囲まれる範囲にあり、前記範囲にある間隔定数a及び厚みtにより設定された構成としたことにより、コストの上昇を抑えつつより効果的な風力低減パネルを提供できる。
また、風力低減パネルの他の構成として、風の通過方向を奥行方向としたときに、当該奥行方向に沿って延長するパネル部材が前記奥行方向と直交する面に沿う方向に一定の間隔を有して複数配列され、各パネル間に複数の通風路を有し、前記各パネル部材は、前記風力低減パネルの奥行寸法内に位置する頂部を基準として、奥行方向の一方側及び他方側にそれぞれ所定角度傾斜して延長する第1整流部及び第2整流部を備え、各パネル部材の頂部が、隣り合う他のパネル部材における前記第1整流部及び前記第2整流部の延長端同士を結ぶ仮想線との間に所定寸法の間隔を有する風力低減パネルであって、前記上下に隣り合うパネル部材の前記間隔は、前記第1整流部及び前記第2整流部の延長端同士を結ぶ仮想線の長さをW、前記第1整流部及び前記第2整流部の前記傾斜角度θを35°、前記パネル部材の厚みをt、(w/2)tanθ+t/cosθにより算出されるパネル部材の高さをh、前記間隔を調整するために設定される間隔定数をaとしたときに、前記間隔定数a及び前記厚みtが、関数t=2.5×e0.87×a(a≦1.2)、関数t=1.17×e1.49×a(1.2<a)、関数t=13.10a-17.82(a<1.65)、関数t=238.18a-389.20(1.65≦a)、関数t=1、関数a=0.5で囲まれる範囲から設定された構成とした。
また、風力低減パネルの他の構成として、風の通過方向を奥行方向としたときに、当該奥行方向に沿って延長するパネル部材が前記奥行方向と直交する面に沿う方向に一定の間隔を有して複数配列され、各パネル間に複数の通風路を有し、前記各パネル部材は、前記風力低減パネルの奥行寸法内に位置する頂部を基準として、奥行方向の一方側及び他方側にそれぞれ所定角度傾斜して延長する第1整流部及び第2整流部を備え、各パネル部材の頂部が、隣り合う他のパネル部材における前記第1整流部及び前記第2整流部の延長端同士を結ぶ仮想線との間に所定寸法の間隔を有する風力低減パネルであって、前記上下に隣り合うパネル部材の前記間隔は、前記第1整流部及び前記第2整流部の延長端同士を結ぶ仮想線の長さをW、前記第1整流部及び前記第2整流部の前記傾斜角度θを35°、前記パネル部材の厚みをt、(w/2)tanθ+t/cosθにより算出されるパネル部材の高さをh、前記間隔を調整するために設定される間隔定数をaとしたときに、前記間隔定数a及び前記厚みtが、関数t=0.89×e1.43×a、関数t=13.10a-17.82(a<1.65)、関数t=238.18a-389.20(1.65≦a)、関数t=1、関数a=0.5で囲まれる範囲から設定された構成とした。
また、風力低減パネルの他の構成として、風の通過方向を奥行方向としたときに、当該奥行方向に沿って延長するパネル部材が前記奥行方向と直交する面に沿う方向に一定の間隔を有して複数配列され、各パネル間に複数の通風路を有し、前記各パネル部材は、前記風力低減パネルの奥行寸法内に位置する頂部を基準として、奥行方向の一方側及び他方側にそれぞれ所定角度傾斜して延長する第1整流部及び第2整流部を備え、各パネル部材の頂部が、隣り合う他のパネル部材における前記第1整流部及び前記第2整流部の延長端同士を結ぶ仮想線との間に所定寸法の間隔を有する風力低減パネルであって、前記上下に隣り合うパネル部材の前記間隔は、前記第1整流部及び前記第2整流部の延長端同士を結ぶ仮想線の長さをW、前記第1整流部及び前記第2整流部の前記傾斜角度θを35°、前記パネル部材の厚みをt、(w/2)tanθ+t/cosθにより算出されるパネル部材の高さをh、前記間隔を調整するために設定される間隔定数をaとしたときに、前記間隔定数a及び前記厚みtが、関数t=2.5×e0.87×a(a≦1.2)、関数t=1.17×e1.49×a(1.2<a)、関数t=1.64×a+2.28(a<1.05)、関数t=13.00×a-9.61(1.05≦a<1.32)、関数t=225.00×a-289.50(1.32≦a)、関数a=0.5で囲まれる範囲から設定された構成とした。
また、上記課題を解決するための風力低減パネルの設計方法の態様として、風の通過方向を奥行方向としたときに、当該奥行方向に沿って延長するパネル部材が前記奥行方向と直交する面に沿う方向に一定の間隔を有して複数配列され、各パネル間に複数の通風路を有する風力低減パネルの設計方法であって、あらかじめ設定された前記複数の通風路の通過前後の風速の比である風速比を満たすように、各パネル部材における前記風力低減パネルの奥行寸法内に位置する頂部を基準として奥行方向の一方側及び他方側にそれぞれ所定角度傾斜して延長する第1整流部及び第2整流部の延長端同士を結ぶ仮想線から前記頂部までの高さの範囲、及び、各パネルにおける頂部と、当該パネルに隣り合う他のパネル部材における前記延長端同士を結ぶ仮想線との間隔の範囲を設定し、前記設定した高さの範囲及び間隔の範囲のうち、前記風力低減パネルに作用する風の抵抗を示す風方向風力係数が最小となる高さ及び間隔を選択するようにした。なお、上記風方向風力係数は、以下の説明では単に風力係数という。
本態様によれば、所望の風速比を維持しつつ風力低減パネルに作用する風力を小さくできる。これにより風力低減パネルの強度を増やす対策が不要になり、製造コストの上昇を抑えることができる。
また、風力低減パネルの設計方法の他の態様として、前記第1整流部及び第2整流部の角度を、前記選択された高さを満たす前記第1整流部及び第2整流部の角度の範囲のうち、最小となる角度に設定することにより、小さな風力係数を設定できるようになり、風力低減パネルに作用する風力を小さくできる。
また、風力低減パネルの設計方法の他の態様として、前記第1整流部及び第2整流部の角度を10°~40°の範囲で設定するようにした。
この開口率を変化させることで、風力低減パネル30による風速の低減効果や風力低減パネル30に作用する風力の大きさが調整されることになる。以下の説明では、風力低減パネル30の通過前後の風速の低減効果を風速比Vr、風力低減パネル30に作用する風力の大きさを風力係数Cfxという。風力係数Cfxは、風力低減パネル30を風が通過するときの抵抗の大きさを意味するものでもある。
比較例1,2に示すように、同じ充実率であっても矩形状の高さhの寸法の違いによっても風力係数Cfx及び風速比Vrが異なり、比較例1よりも高さhの低い比較例2の方が、風力係数Cfx及び風速比Vr共に優れていることが分かる。
また、実施例1は、比較例2よりも高さhが高いにも関わらず、比較例2よりも風力係数Cfxに優れていることが分かった。
また、風力係数Cfxは、図8(a)の表、(b)のグラフに示すように、パネル部材40の角度θを10°から20°に変化させたときに減少し、20°から50°へと変化させたときに単調に線形的に増加する結果となった。
即ち、図9(a)の付表に示す風力係数Cfxが0.7のときの近似線を示す関数t=6.80×e0.98×aと、図9(b)の付表に示す風速比Vrが0.7のときの近似線を示す関数t=6.92×a+1.54(a<1.15)及び関数t=82.00×a-84.80(1.15≦a)と、間隔定数aの下限値を示す関数a=0.5とで囲まれる範囲内から間隔定数a及び厚みtを設定し、設定された間隔定数a及び厚みtに基づいて部材間隔Lを設定すれば良い。
即ち、太線u5に示すように、図10(a)の付表に示す風力係数Cfxが0.70のときの近似線を示す関数t=0.89×e1.43×aと、図10(b)の付表に示す風速比Vrが0.75のときの近似線を示す関数t=13.10a-17.82(a<1.65)及び関数t=238.18a-389.20(1.65≦a)と、厚みtの下限値を示す関数t=1と、間隔定数aの下限値を示す関数a=0.5とで囲まれる範囲内から間隔定数a及び厚みtを設定し、設定された間隔定数a及び厚みtに基づいて部材間隔Lを設定すれば良い。
或は、太線u6に示すように、図10(a)の付表に示す風力係数Cfxが0.75のときの近似線を示す関数t=2.5×e0.87×a(a≦1.2)及び関数t=1.17×e1.49×a(1.2<a)と、図10(b)の付表に示す風速比Vrが0.7のときの近似線を示す関数t=1.64×a+2.28(a<1.05)、関数t=13.00×a-9.61(1.05≦a<1.32)、関数t=225.00×a-289.50(1.32≦a)と、間隔定数aの下限値を示す関数a=0.5とで囲まれる範囲内から間隔定数a及び厚みtを設定し、設定された間隔定数a及び厚みtに基づいて部材間隔Lを設定すれば良い。
図14は、図12に示した断面形状のパネル部材40(以下、角丸パネルという)と、図6(a)に示した断面形状のパネル部材40(以下、図7の表の説明と同様に山型パネルという)との風力係数Cfx及び風速比Vrとを比較した結果を纏めた表である。実施例1が山型パネル、実施例2が角丸パネルで風力低減パネル30を構成したときをそれぞれ示している。
したがって、実施例1の山型パネルに代えて角丸パネルを採用することにより、風力係数Cfxを小さくすることができる。
実施例3,4及び実施例6,7に示すように、山型パネルの下面に開口部を設けても、風力係数Cfx及び風速比Vrに大きな変化は見られなかった。一方、実施例5,8に示す角丸パネルは、それぞれの場合において、実施例3,4及び実施例6,7よりも風力係数Cfxが小さく、風速比Vrがやや大きくなった。
23A;23B 横フレーム、27 開口部、30 風力低減パネル、
31A;31B 支持部、40 パネル部材、41 第1整流部、43 第2整流部、
a 間隔定数、Cfx 風方向風力係数(風力係数)、h 高さ、L 部材間隔、
L1 仮想中心線、L2 仮想線、P 頂部、R 通風路、t 厚み、Vr 風速比、
w 幅、X 直線流路、θ;θ1;θ2 角度。
Claims (9)
- 風の通過方向を奥行方向としたときに、当該奥行方向に沿って延長するパネル部材が前記奥行方向と直交する面に沿う方向に一定の間隔を有して複数配列され、各パネル間に複数の通風路を有し、前記各パネル部材は、前記風力低減パネルの奥行寸法内に位置する頂部を基準として、奥行方向の一方側及び他方側にそれぞれ所定角度傾斜して延長する第1整流部及び第2整流部を備え、各パネル部材の頂部が、隣り合う他のパネル部材における前記第1整流部及び前記第2整流部の延長端同士を結ぶ仮想線との間に所定寸法の間隔を有する風力低減パネルであって、
前記上下に隣り合うパネル部材の前記間隔は、
前記第1整流部及び前記第2整流部の延長端同士を結ぶ仮想線の長さをW、
前記第1整流部及び前記第2整流部の前記傾斜角度θを20°、
前記パネル部材の厚みをt、
(w/2)tanθ+t/cosθにより算出されるパネル部材の高さをh、
前記間隔を調整するために設定される間隔定数をaとしたときに、
前記間隔定数a及び前記厚みtが、
関数t=6.0×a-1.5(a<1.5)、
関数t=112.5×a-161.25(1.5≦a)、
関数t=7.05×e1.12×a、
関数a=0.5
で囲まれる範囲から設定されたことを特徴とする風力低減パネル。 - 風の通過方向を奥行方向としたときに、当該奥行方向に沿って延長するパネル部材が前記奥行方向と直交する面に沿う方向に一定の間隔を有して複数配列され、各パネル間に複数の通風路を有し、前記各パネル部材は、前記風力低減パネルの奥行寸法内に位置する頂部を基準として、奥行方向の一方側及び他方側にそれぞれ所定角度傾斜して延長する第1整流部及び第2整流部を備え、各パネル部材の頂部が、隣り合う他のパネル部材における前記第1整流部及び前記第2整流部の延長端同士を結ぶ仮想線との間に所定寸法の間隔を有する風力低減パネルであって、
前記上下に隣り合うパネル部材の前記間隔は、
前記第1整流部及び前記第2整流部の延長端同士を結ぶ仮想線の長さをW、
前記第1整流部及び前記第2整流部の前記傾斜角度θを20°、
前記パネル部材の厚みをt、
(w/2)tanθ+t/cosθにより算出されるパネル部材の高さをh、
前記間隔を調整するために設定される間隔定数をaとしたときに、
前記間隔定数a及び前記厚みtが、
関数t=6.92×a+1.54(a<1.15)、
関数t=82.00×a-84.80(1.15≦a)、
関数t=6.80×e0.98×a、
関数a=0.5
で囲まれる範囲から設定されたことを特徴とする風力低減パネル。 - 風の通過方向を奥行方向としたときに、当該奥行方向に沿って延長するパネル部材が前記奥行方向と直交する面に沿う方向に一定の間隔を有して複数配列され、各パネル間に複数の通風路を有し、前記各パネル部材は、前記風力低減パネルの奥行寸法内に位置する頂部を基準として、奥行方向の一方側及び他方側にそれぞれ所定角度傾斜して延長する第1整流部及び第2整流部を備え、各パネル部材の頂部が、隣り合う他のパネル部材における前記第1整流部及び前記第2整流部の延長端同士を結ぶ仮想線との間に所定寸法の間隔を有する風力低減パネルであって、
前記上下に隣り合うパネル部材の前記間隔は、
前記第1整流部及び前記第2整流部の延長端同士を結ぶ仮想線の長さをW、
前記第1整流部及び前記第2整流部の前記傾斜角度θを20°、
前記パネル部材の厚みをt、
(w/2)tanθ+t/cosθにより算出されるパネル部材の高さをh、
前記間隔を調整するために設定される間隔定数をaとしたときに、
前記間隔定数a及び前記厚みtが、
関数t=6.92×a+1.54(a<1.15)、
関数t=82.00×a-84.80(1.15≦a)、
関数t=5.30×e0.84×a、
関数a=0.5
で囲まれる範囲から設定されたことを特徴とする風力低減パネル。 - 風の通過方向を奥行方向としたときに、当該奥行方向に沿って延長するパネル部材が前記奥行方向と直交する面に沿う方向に一定の間隔を有して複数配列され、各パネル間に複数の通風路を有し、前記各パネル部材は、前記風力低減パネルの奥行寸法内に位置する頂部を基準として、奥行方向の一方側及び他方側にそれぞれ所定角度傾斜して延長する第1整流部及び第2整流部を備え、各パネル部材の頂部が、隣り合う他のパネル部材における前記第1整流部及び前記第2整流部の延長端同士を結ぶ仮想線との間に所定寸法の間隔を有する風力低減パネルであって、
前記上下に隣り合うパネル部材の前記間隔は、
前記第1整流部及び前記第2整流部の延長端同士を結ぶ仮想線の長さをW、
前記第1整流部及び前記第2整流部の前記傾斜角度θを35°、
前記パネル部材の厚みをt、
(w/2)tanθ+t/cosθにより算出されるパネル部材の高さをh、
前記間隔を調整するために設定される間隔定数をaとしたときに、
前記間隔定数a及び前記厚みtが、
関数t=2.5×e0.87×a(a≦1.2)、
関数t=1.17×e1.49×a(1.2<a)、
関数t=13.10a-17.82(a<1.65)、
関数t=238.18a-389.20(1.65≦a)、
関数t=1、
関数a=0.5
で囲まれる範囲から設定されたことを特徴とする風力低減パネル。 - 風の通過方向を奥行方向としたときに、当該奥行方向に沿って延長するパネル部材が前記奥行方向と直交する面に沿う方向に一定の間隔を有して複数配列され、各パネル間に複数の通風路を有し、前記各パネル部材は、前記風力低減パネルの奥行寸法内に位置する頂部を基準として、奥行方向の一方側及び他方側にそれぞれ所定角度傾斜して延長する第1整流部及び第2整流部を備え、各パネル部材の頂部が、隣り合う他のパネル部材における前記第1整流部及び前記第2整流部の延長端同士を結ぶ仮想線との間に所定寸法の間隔を有する風力低減パネルであって、
前記上下に隣り合うパネル部材の前記間隔は、
前記第1整流部及び前記第2整流部の延長端同士を結ぶ仮想線の長さをW、
前記第1整流部及び前記第2整流部の前記傾斜角度θを35°、
前記パネル部材の厚みをt、
(w/2)tanθ+t/cosθにより算出されるパネル部材の高さをh、
前記間隔を調整するために設定される間隔定数をaとしたときに、
前記間隔定数a及び前記厚みtが、
関数t=0.89×e1.43×a、
関数t=13.10a-17.82(a<1.65)、
関数t=238.18a-389.20(1.65≦a)、
関数t=1、
関数a=0.5
で囲まれる範囲から設定されたことを特徴とする風力低減パネル。 - 風の通過方向を奥行方向としたときに、当該奥行方向に沿って延長するパネル部材が前記奥行方向と直交する面に沿う方向に一定の間隔を有して複数配列され、各パネル間に複数の通風路を有し、前記各パネル部材は、前記風力低減パネルの奥行寸法内に位置する頂部を基準として、奥行方向の一方側及び他方側にそれぞれ所定角度傾斜して延長する第1整流部及び第2整流部を備え、各パネル部材の頂部が、隣り合う他のパネル部材における前記第1整流部及び前記第2整流部の延長端同士を結ぶ仮想線との間に所定寸法の間隔を有する風力低減パネルであって、
前記上下に隣り合うパネル部材の前記間隔は、
前記第1整流部及び前記第2整流部の延長端同士を結ぶ仮想線の長さをW、
前記第1整流部及び前記第2整流部の前記傾斜角度θを35°、
前記パネル部材の厚みをt、
(w/2)tanθ+t/cosθにより算出されるパネル部材の高さをh、
前記間隔を調整するために設定される間隔定数をaとしたときに、
前記間隔定数a及び前記厚みtが、
関数t=2.5×e0.87×a(a≦1.2)、
関数t=1.17×e1.49×a(1.2<a)、
関数t=1.64×a+2.28(a<1.05)、
関数t=13.00×a-9.61(1.05≦a<1.32)、
関数t=225.00×a-289.50(1.32≦a)、
関数a=0.5
で囲まれる範囲から設定されたことを特徴とする風力低減パネル。 - 風の通過方向を奥行方向としたときに、当該奥行方向に沿って延長するパネル部材が前記奥行方向と直交する面に沿う方向に一定の間隔を有して複数配列され、各パネル間に複数の通風路を有する風力低減パネルの設計方法であって、
あらかじめ設定された前記複数の通風路の通過前後の風速の比である風速比を満たすように、各パネル部材における前記風力低減パネルの奥行寸法内に位置する頂部を基準として奥行方向の一方側及び他方側にそれぞれ所定角度傾斜して延長する第1整流部及び第2整流部の延長端同士を結ぶ仮想線から前記頂部までの高さの範囲、及び、各パネルにおける頂部と、当該パネルに隣り合う他のパネル部材における前記延長端同士を結ぶ仮想線との間隔の範囲を設定し、
前記設定した高さの範囲及び間隔の範囲のうち、前記風力低減パネルに作用する風の抵抗を示す風方向風力係数が最小となる高さ及び間隔を選択することを特徴とする風力低減パネルの設計方法。 - 前記第1整流部及び第2整流部の角度を、前記選択された高さを満たす前記第1整流部及び第2整流部の角度の範囲のうち、最小となる角度に設定することを特徴とする請求項7記載の風力低減パネルの設計方法。
- 前記第1整流部及び第2整流部の角度を10°~40°の範囲で設定することを特徴とする請求項7に記載の風力低減パネルの設計方法。
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