(57)【要約】【課題】  スパイラル棒材を設けるという低コスト且つ簡単な工事により、流体の運動エネルギーを減衰させる装置を提供する。【解決手段】  本発明の流体エネルギー減衰装置は、軸線に沿った表面形状が螺旋状のスパイラル棒材１を複数本並列させて支持体Ｈに設け、該スパイラル棒材１を流体中に位置させることを特徴とする。このスパイラル棒材１が打ち寄せる波Ｗを反射して転向させることにより、波Ｗの勢いが減衰される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の運動エネルギーを減衰させる装置であって、
軸線に沿った表面形状が螺旋状のスパイラル棒材を複数本並列させて支持体に設け、該スパイラル棒材を流体中に位置させることを特徴とする流体エネルギー減衰装置。
【請求項２】
請求項１に記載の流体エネルギー減衰装置において、
前記スパイラル棒材を複数本並列させた組を複数組連接して、全体として、水平方向に凹凸状に延在させて設けたことを特徴とする流体エネルギー減衰装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の流体エネルギー減衰装置において、
前記スパイラル棒体の前面に間隔をもって設けられるバリアを更に備え、
当該バリアは、軸線に沿った表面形状が螺旋状のスパイラル杭を立設し、当該スパイラル杭の上端部にバリア用のスパイラル棒材を横架して設けたことを特徴とする流体エネルギー減衰装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の流体エネルギー減衰装置において、
前記スパイラル棒材は、平鋼をねじり加工することで形成されていることを特徴とする流体エネルギー減衰装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパイラル棒材が螺旋状のネジリ面を有しており、このネジリ面に流体が作用するとその向きが転向する性質及びネジリ加工により剛性が高まることを利用し、螺旋状のスパイラル棒材を用いて流体の運動エネルギーを減衰させる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
平鋼をねじり加工して軸線に沿った表面形状が螺旋状のねじり平鋼（スパイラル棒材）を製作し、これをスパイラル杭として用いて、スパイラル杭を地面に略垂直に打設することにより、建物等の構造物の基礎とすることが行われている。
本出願人は、例えば、特許文献１に示すように、ねじり平鋼（スパイラル棒材）の頭部に接続用にボルトを溶接したスパイラル杭を提案している。
【０００３】
液体や気体といった流体は、流動や波動といった態様の運動エネルギーを有するが、このような運動エネルギーを減衰させる必要が生じる場合がある。
例えば、水の流動（水流や潮流）や波動（波）を減衰させて、岸壁や港内船舶の保護を図る必要が生じ、また、空気の流動（風）や波動（音）を減衰させて、防風や防音を図る必要が生じる場合がある。
【０００４】
特許文献２には、直管状の管内に螺旋案内路を設けて、流入水のエネルギーを減衰できるようにした螺旋案内路付き管が記載されている。
特許文献３には、消音器の内筒の内部空間を多数の孔を有する螺旋状の隔壁で分割した自動車の排気消音器が記載されている。
特許文献４には、帯状板を螺旋状に巻回して紡錘状に形成した螺旋抵抗体の最大径部の内側に抵抗板を設け、風によって螺旋状抵抗体がスプリング作用をもって弾性変形することで風エネルギーを吸収する防風装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３２３４６０号公報
【特許文献２】特開２００５−３１５０５５号公報
【特許文献３】特許第３３３７５５６号公報
【特許文献４】特開平１１−２２９３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、港湾においては港内の静穏を実現するために、防波堤や防潮堤などの設備を設けているが、近年の異常潮位により、岸壁上部での波の反射等に起因して港内波高の上昇といった現象が生じている。
また、近年の異常気象の影響等により、防風を必要とする農業施設や港湾も増えてきている。
【０００７】
このような事情に対して、例えば、防波堤や防潮堤等の施設を増強して設け、或いは、防風壁を新たに設けることで対処することができる。
しかしながら、このような対処法にあっては、大がかりな工事を要し、そのためのコストが嵩むものであった。
【０００８】
本発明は、上記従来の事情に鑑みなされたものであり、スパイラル棒材を用いることで、比較的簡易な工事で設置することができる流体エネルギー減衰装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の流体エネルギー減衰装置は、流体の運動エネルギーを減衰させる装置であって、軸線に沿った表面形状が螺旋状のスパイラル棒材を複数本並列させて支持体に設け、該スパイラル棒材を流体中に位置させることを特徴とする。
【００１０】
本発明の流体エネルギー減衰装置は、流動や波動による運動エネルギーを有する水等の液体や空気等の気体に対して、これら流体の運動エネルギーをスパイラル棒材によって減衰させるものである。
この減衰作用の原理は種々考えられるが、例えば、流体の流れや波がスパイラル棒材の螺旋状表面で反射されて、並列したスパイラル棒材間で相互干渉し、これによって、流動や波動のエネルギーが減衰する。
【００１１】
本発明の流体エネルギー減衰装置は、その用途に応じて、流体中に位置させるスパイラル棒材を種々な支持体に支持させることができ、例えば、港湾の護岸のために設ける場合には岸壁に支持させることができ、また、農業施設の防風のために設ける場合には地面に立設した杭に支持させることができる。
また、スパイラル棒材は、用途に応じて種々な方向に延在させて設けることができるが、例えば、流動や波動の進入方向に対して直角に延在させて設けてもよく、また、平行に延在させて設けてもよい。なお、流体運動をスパイラル棒材の表面により広く接触させることができることから、典型的には、流動や波動の進入方向に対して直角に延在させて設けるのが好ましい。
【００１２】
本発明の流体エネルギー減衰装置では、スパイラル棒材を複数本並列させた組を、例えば必要な範囲をカバーするために、複数組連接して全体としてより長尺な態様で設けることができるが、この場合、全体として水平方向に凹凸状に延在させて設けてもよい。
このようにスパイラル棒材を凹凸状に設ける態様とすると、流動や波動のあらゆる進入方向に対して、これらをスパイラル棒材により多くの直角成分をもって進入させることができ、より効果的な減衰作用を及ぼすことができる。
【００１３】
本発明の流体エネルギー減衰装置では、スパイラル棒体の前面に間隔をもって設けられるバリアを更に備えてもよく、当該バリアは、軸線に沿った表面形状が螺旋状のスパイラル杭を立設し、当該スパイラル杭の上端部にバリア用のスパイラル棒材を横架して設けたものとすることができる。
このバリアはスパイラル棒材による減衰作用を得るものであるが、当該バリア用のスパイラル棒材をスパイラル杭で支持することにより、当該スパイラル杭の螺旋状表面による減衰作用も得ることができる。
なお、スパイラル杭は地面や水底に容易且つ強固に立設することができ、バリアの設置を容易に行なうことができる。
【００１４】
本発明の流体エネルギー減衰装置では、スパイラル棒材は、平鋼をねじり加工することで形成されているのが好ましい。
平鋼をねじり加工してスパイラル棒材を形成することにより、所望の大きさ及び長さのスパイラル棒材を容易且つ安価に得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、スパイラル棒材を設けるという低コスト且つ簡単な工事により、流体の運動エネルギーを減衰させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一例に係るスパイラル棒材及びスパイラル杭を示す図であり、（ａ）はスパイラル棒材の正面図、（ｂ）はスパイラル杭の正面図である。
【図２】本発明の一実施例に係る流体エネルギー減衰装置を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図３】本発明の一実施例に係る流体エネルギー減衰装置を、スパイラル棒材の支持部を拡大して示す平面図である。
【図４】本発明の一実施例に係るスパイラル棒材の作用を説明する図である。
【図５】本発明の一実施例に係る流体エネルギー減衰装置を示す側面図である。
【図６】本発明の一実施例に係る流体エネルギー減衰装置を、スパイラル棒材の支持部を拡大して示す平面図である。
【図７】本発明の一実施例に係る流体エネルギー減衰装置を、スパイラル棒材の支持部を拡大して示す正面図である。
【図８】本発明の一実施例に係る流体エネルギー減衰装置を示す側面図である。
【図９】本発明の一実施例に係る流体エネルギー減衰装置を示す側面図である。
【図１０】本発明の一実施例に係る流体エネルギー減衰装置を示す側面図である。
【図１１】本発明の一実施例に係る流体エネルギー減衰装置を示す平面図である。
【図１２】本発明の一実施例に係る流体エネルギー減衰装置を示す斜視図である。
【図１３】本発明の一実施例に係る流体エネルギー減衰装置を示す側面図である。
【図１４】本発明の一実施例に係る流体エネルギー減衰装置を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る流体エネルギー減衰装置を、図に示す実施例に基づいて具体的に説明する。
まず、図１を参照して、以下の実施例で用いるスパイラル棒材及びスパイラル杭を説明する。
【００１８】
図１（ａ）にはスパイラル棒材１を示し、同図（ｂ）にはスパイラル杭５０を示してある。
スパイラル棒材１は、平鋼をねじり加工したねじり平鋼１ａの両端に、それぞれ取付け用のボルト１ｂを突設したものである。
また、スパイラル杭５０は、平鋼をねじり加工したねじり平鋼５０ａの頭部となる一端に、取付け用のボルト５０ｂを突設したものである。
【００１９】
このようなスパイラル棒材１及びスパイラル杭５０は、主に平鋼をねじり加工してねじり平鋼を形成することにより製作することができるため、所望の大きさ及び長さのものを容易且つ安価に得ることができる。
そして、ねじり平鋼１ａ，５０ａは軸線に沿った表面形状が螺旋状であり、これによって、表面に入射した流体の波動や流動を拡散するように反射する。
【００２０】
図２及び図３には本発明の一実施例に係る流体エネルギー減衰装置を示してある。
この流体エネルギー減衰装置は、港湾の岸壁Ｈに設けられて、岸壁Ｈに打ち寄せてくる波（波動）Ｗを減衰させる。
本実施例では、スパイラル棒材１を３本並列させて支持体である岸壁Ｈに設け、これらスパイラル棒材１の組を岸壁Ｈの面に略平行として、波Ｗが略直角に入射するように想定して水面Ｓ辺りに位置させている。すなわち、スパイラル棒材１は、岸壁Ｈに打ち寄せてくる波Ｗの中に位置することとなる。
【００２１】
３本並列させたスパイラル棒材１の組は、取付具２によって岸壁Ｈに取付けられている。
取付具２は、岸壁Ｈにボルト止め等で取付けられる基部２ａと、基部２ａから突出する３本の腕部２ｂとを有しており、これら腕部２ｂにスパイラル棒材１のボルト１ｂが取付けられる。すなわち、スパイラル棒材１の両端にそれぞれ取付具２が設けられ、各腕部２ｂに各スパイラル棒材１のボルト１ｂを貫通させて、当該ボルト１ｂをナット２ｃにより腕部２ｂに螺着している。
【００２２】
ここで、図４を参照して、スパイラル棒材１の作用を説明する。
スパイラル棒材１は、ねじり平鋼１ａが成す螺旋状の表面により、進入してきた波Ｗ１を反射して反射波Ｗ２として転向する。螺旋状の表面で反射されるため、入射波Ｗ１の入射位置によって反射波Ｗ２は拡散する。そして、このような反射波Ｗ２は、スパイラル棒材１が複数本並列しているので、各スパイラル棒材１による反射波Ｗ２が互いに干渉する。
このような反射拡散や反射干渉により反射波Ｗ２は減衰し、総じて、スパイラル棒材１間を通過する波が減衰されることになる。
【００２３】
なお、後述するスパイラル杭５０についても、螺旋状表面を有しているため、同様な作用効果を得ることができる。
また、上記の反射干渉や反射拡散による作用は、気体の波動（すなわち、音）に対しても同様であり、スパイラル棒材１間を通過する音が減衰されることになる。また、上記の反射干渉や反射拡散による作用は、液体の流動に対しても同様であり、スパイラル棒材１間を通過する液体の流れ（例えば、水流）が減衰され、或いは、スパイラル棒材１間を通過する気体の流れ（例えば、風）が減衰されることになる。
【００２４】
したがって、図２及び図３に示す流体エネルギー減衰装置によると、岸壁Ｈに打ち寄せる波Ｗはスパイラル棒材１によって減衰する。このため、大きな波浪が打ち寄せる場合にあっても、岸壁Ｈに到達する波は比較的小さくなり、岸壁が波浪から保護される。
ここで、本実施例では、スパイラル棒材１を３本並列させた組を示すが、本発明では、２本以上の任意の本数のスパイラル棒材１を並列させればよく、上記と同様な作用によって流体の運動エネルギーを減衰させることができる。
【００２５】
図５乃至図７には、本発明の他の一実施例に係る流体エネルギー減衰装置を示してある。
本実施例の流体エネルギー減衰装置は、上記実施例に例えば鋼管などで構成されるバリア３を付加したものであり、上記実施例と同様な部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
バリア３は、上記と同様なスパイラル棒材１を３本並列させて支持体であるスパイラル杭５０に設け、これらバリア用のスパイラル棒材１の組を、岸壁Ｈに設けられたスパイラル棒材１の前面に間隔をもって設けられている。すなわち、バリア用スパイラル棒材１の組は、岸壁Ｈに設けられたスパイラル棒材１の組に平行に、水面Ｓ辺りに位置している。
【００２６】
これらバリア用スパイラル棒材１の組は、一対のスパイラル杭５０の頭部にそれぞれ取付具４によって横架して取付けられている。
取付具４は、水底に打設されたスパイラル杭５０の頭部に取付けられる基部４ａと、基部４ａから突出する３本の腕部４ｂとを有しており、これら腕部４ｂにバリア用スパイラル棒材１のボルト１ｂが取付けられる。すなわち、バリア用スパイラル棒材１の両端にそれぞれ取付具４が設けられ、各腕部４ｂに各スパイラル棒材１のボルト１ｂを貫通させて、当該ボルト１ｂをナット４ｃにより腕部４ｂに螺着している。
【００２７】
各取付具４は、それぞれ基部４ａにスパイラル杭５０のボルト５０ｂを貫通させて、当該ボルト５０ｂをナット４ｄにより基部４ａに螺着している。すなわち、各取付具４はそれぞれスパイラル杭５０の頭部に取付けられている。
スパイラル杭５０は、バリア３を必要な高さで支持する長さを有しており、バリア３の端部に対応する位置に打設される。スパイラル杭５０は、打ち込み或いはねじり込みにより、容易に立設することができ、しかも、螺旋状表面により地盤に食い込むため強固に設置される。したがって、水底のような比較的軟弱な地面においても、バリア３を強固に支持することができる。
【００２８】
図５乃至図７に示す流体エネルギー減衰装置によると、岸壁Ｈに打ち寄せる波Ｗは、先ずバリア３のスパイラル棒材１によって減衰し、その後に岸壁Ｈに設けられたスパイラル棒材１によって減衰する。すなわち、岸壁Ｈは、打ち寄せる波Ｗに対して、２重のスパイラル棒材１によって保護される。
このため、大きな波浪が打ち寄せる場合にあっても、岸壁Ｈに到達する波は２重の減衰作用を受けて小さくなり、岸壁が波浪から保護される。
【００２９】
ここで、バリア３は種々な態様とすることができ、例えば図８や図９に示すような態様としてもよい。
図８に示す例は、図５乃至図７に示すものに比べて、バリア３の前面側の真ん中のスパイラル棒材１を前方へ出張って設け、また、バリア３の後面側に１本のスパイラル棒材１を追加して設けたものである。
図９に示す例は、図５乃至図７に示すものに比べて、バリア３の前面側の真ん中のスパイラル棒材１の更に前方にスパイラル棒材１を追加して設け、また、バリア３の後面側に３本のスパイラル棒材１を追加して設けたものである。
【００３０】
このようにバリア３を構成するスパイラル棒材１の本数や各スパイラルの位置関係は、必要に応じて任意に設定すればよい。
また、岸壁Ｈに設けられるスパイラル棒材１についても同様であり、２本以上であればその本数に限定はなく、また、各スパイラル棒材１が並列であればそれらの位置関係に限定はない。
なお、岸壁Ｈに設けられるスパイラル棒材１の組について、必要な幅（すなわち、水平方向の幅）に応じて、複数組を連接して設けてもよい。また、バリア３についても同様であり、必要な幅に応じて、複数組を連接して設けてもよい。
【００３１】
ここで、岸壁Ｈに設けられるスパイラル棒材１の組を連接する例として、図１０及び図１１に示すように、全体として、水平方向に凹凸状に延在させてもよい。
図示の例では、岸壁Ｈに取付具２により第１のスパイラル棒材１―１の組を間欠的に設け、これらスパイラル棒材１―１の組の間で且つ岸壁Ｈのより前方に第２のスパイラル棒材１―２の組を更に設け、これら第１と第２のスパイラル棒材の組との間に第３のスパイラル棒材１−３の組を設けている。
なお、第３のスパイラル棒材１−３の一端は第１のスパイラル棒材１―１と共に取付具２に支持され、また、スパイラル杭５０に取付けられた取付具４によって、第２のスパイラル棒材１―２の両端及び第３のスパイラル棒材１−３の他端が支持される。
【００３２】
このようにスパイラル棒材１（１−１，１−２，１−３）の組を凹凸状に延在させて設けることにより、波Ｗのあらゆる進入方向に対して、これらをスパイラル棒材により多くの直角成分をもって進入させることができ、より効果的な減衰作用を及ぼすことができる。
なお、上記のバリア３を設ける場合に、バリア３をこのように凹凸状に延在させて設けてもよい。
【００３３】
本発明の流体エネルギー減衰装置は、上記のように流体の流動や波動を減衰させるために用いることができるが、この他に、気体の流動や波動を減衰させるためにも用いることができる。
例えば、図１２及び図１３に示すように、互いに並列な４本のスパイラル棒材１を、地面Ｇに立設したスパイラル杭５０に横架させて支持した態様とすることができる。この態様では、スパイラル棒材１の組で、進入してきた風を反射転向させて、流れの拡散や干渉により風を減衰させることができる。
【００３４】
また、例えば、図１４に示すように、前面側の４本のスパイラル棒材１に加えて、これらスパイラル棒材の間に位置するように、後面側に３本のスパイラル棒材１を設けた態様としてもよく、これら前面側と後面側とのスパイラル棒材１により、風をより一層減衰させることができる。
このような気体の流動（風）に対してと同様に、気体の波動（音）に対してもスパイラル棒材１は減衰作用を及ぼすことができ、例えば防音壁として用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、複数本を並列に配したスパイラル棒材の反射拡散や反射干渉作により、流体の運動エネルギーを効果的に減衰させることができる。したがって、例えば、波浪や潮流から岸壁等を保護する護岸施設や、強風から農業施設等を保護する防風壁など、様々な用途に用いることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１，１−１，１−２，１−３：スパイラル棒材
１ａ，５０ａ：ねじり平鋼
２，３，４：取付具
５０：スパイラル杭
Ｇ：地面
Ｈ：岸壁
Ｓ：水面
Ｗ：波
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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