(57)【要約】【課題】既存の防雪柵の構成を利用して、付加的な構成の追加で吹き払い効果の改善を図る。【解決手段】防雪時には防雪板１１の風下側を風上側より下方に向けて斜めに設ける防雪柵１０で、風下側に流れる風を遮る遮風部材２０を防雪板１１の上方に設ける。かかる構成により、風下側に弱風域が形成され、吹き払い効果が改善される。あるいは、風下側に形成される低圧場を大きくする低圧場成長部材を、防雪板１１の上方に設けてもよい。【選択図】図１
2008063723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
防雪時には防雪板の風下側を風上側より下方に向けて設ける防雪柵であって、
前記防雪柵には、風下側に形成される低圧場を大きくする低圧場成長部材が、前記防雪板の上方に設けられていることを特徴とする防雪柵。
【請求項２】
請求項１記載の防雪柵において、
前記低圧場成長部材は、風下側に流れる風を遮る遮風部材に形成されていることを特徴とする防雪柵。
【請求項３】
請求項１記載の防雪柵において、
前記低圧場成長部材とは、風車であることを特徴とする防雪柵。
【請求項４】
防雪時には防雪板の風下側を風上側より下方に向けて設ける防雪柵であって、
前記防雪柵には、風下側に流れる風を遮る遮風部材が、前記防雪板の上方に設けられていることを特徴とする防雪柵。
【請求項５】
請求項４記載の防雪柵において、
前記遮風部材は、板面で風を遮る遮風板であることを特徴とする防雪柵。
【請求項６】
請求項４記載の防雪柵において、
前記遮風部材は、風車であることを特徴とする防雪柵。
【請求項７】
請求項３または６記載の防雪柵において、
前記風車により発電を行い、前記防雪板に設けた照明灯を点灯することを特徴する防雪柵。
【請求項８】
請求項７記載の防雪柵において、
前記照明灯は、間欠点灯させられることを特徴とする防雪柵。
【請求項９】
請求項８記載の防雪柵において、
前記照明灯は、ＬＥＤであることを特徴とする防雪柵。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の防雪柵において、
前記防雪柵の設計は、流体数値シミュレーションにより行われることを特徴とする防雪柵。
【請求項１１】
請求項１または２に記載の防雪柵において、
前記防雪板の上方に設けられる低圧場成長部材には、複数設けられた前記防雪板のうち最上段の前記防雪板が用いられていることを特徴とする防雪柵。
【請求項１２】
請求項４または５に記載の防雪柵において、
前記防雪板の上方に設けられる遮風部材には、複数設けられた前記防雪板のうち最上段の前記防雪板が用いられていることを特徴とする防雪柵。
【請求項１３】
吹き払い式防雪柵における吹き払い効果を向上させる方法であって、
前記吹き払い式防雪柵の上方に、防雪板とは異なる風下側に形成される低圧場を大きくする低圧場成長部材を設けて、風下側の低圧場を、前記低圧場成長部材を設けない場合よりも大きくすることで、吹き払い効果を向上させることを特徴とする防雪柵の吹き払い効果の向上方法。
【請求項１４】
吹き払い式防雪柵における吹き払い効果を向上させる方法であって、
複数の防雪板を有する前記吹き払い式防雪柵の最上段の前記防雪板を、風下側に形成される低圧場を大きくする低圧場成長部材として使用し、風下側の低圧場を、前記最上段の防雪板を低圧場成長部材として使用しない場合よりも大きくすることで、吹き払い効果を向上させることを特徴とする防雪柵の吹き払い効果の向上方法。
【請求項１５】
吹き払い式防雪柵における吹き払い効果を向上させる方法であって、
前記吹き払い式防雪柵の上方に、防雪板とは異なる風下側に流れる風を遮る遮風部材を設けて、風下側の弱風域を、前記遮風部材を設けない場合よりも大きくすることで、吹き払い効果を向上させることを特徴とする防雪柵の吹き払い効果の向上方法。
【請求項１６】
吹き払い式防雪柵における吹き払い効果を向上させる方法であって、
複数の防雪板を有する前記吹き払い式防雪柵の最上段の前記防雪板を、風下側に流れる風を遮る遮風部材として使用し、風下側の弱風域を、前記最上段の防雪板を遮風部材として使用しない場合よりも大きくすることで、吹き払い効果を向上させることを特徴とする防雪柵の吹き払い効果の向上方法。
【請求項１７】
請求項１４または１６に記載の防雪柵の吹き払い効果の向上方法において、
前記防雪柵の吹き払い効果の向上方法の適用は、既に設置済みの既設の防雪柵に適用することを特徴とする防雪柵の吹き払い効果の向上方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防雪技術に関し、特に吹き払い式の防雪柵に適用して有効な技術である。
【背景技術】
【０００２】
防雪施設に関しては、「道路構造令」、「道路構造令施工規則」等において、吹きだまり防止施設等が細かく規定され、吹雪等での交通安全の確保が図られている。かかる吹きだまり防止施設として、「道路構造令の解説と運用」では、「地形、気象等の状況により、道路上に吹きだまりが発生するおそれのある箇所においては、線形、横断形状等道路の構造に応じ、スノーシェルター、防雪柵、防雪林等の吹きだまり防止施設を設けるものとする」と記載されている。
【０００３】
そのうち防雪柵については、「防雪柵は、道路の風上側に設置し、柵によって風速を強め、あるいは弱めて道路上の吹きだまりの発生を防止する。施設の設置にあたっては、その箇所の風向、風速、地形、吹きだまり規模の調査と合わせて、柵の設置位置、高さ、空隙、下部間隙などについて検討しなければならない。」と解説されている。
【０００４】
このように防雪施設の一つである吹きだまり防止施設とは、吹雪による吹きだまりの防止や視程障害の緩和を図る吹雪対策施設として捉えられ、かかる吹雪対策施設の一つとして防雪柵が挙げられている。
【０００５】
かかる防雪柵の形式には、例えば、吹きだめ柵、吹き止め柵、吹き払い柵、吹き上げ柵等があり、気象条件、地形条件等適宜検討した上で、適切な形式が選定され、使用されている。かかる柵は、一般的には鋼製のものが殆どであるが、木材、コンクリート、プラスチック樹脂等を使用したものも使われている。
【０００６】
国道等の道路脇に設置される形式は、現在は、殆ど吹き払い式の防雪柵である。道路敷地内に設置可能で、且つ、吹きだまりが風下側に形成されにくいためである。すなわち、吹き払い方式では、防雪板で風をせき止め、柵の下部空間から加速されて吹き抜ける強い風で、道路の路側や路面の雪を吹き払い、それによって視程障害や吹きだまりを防止するのである。
【０００７】
かかる吹き払い式の防雪柵については、特許文献１に、防雪板の下面側に整流板を設けることで、通風を円滑に斜め下向きに流通させ、且つ流速を高める等により吹き払い距離が延長できる旨、記載されている。
【０００８】
また、特許文献２には、最上部の防雪板から最下部の防雪板に行くに従い垂直方向からみて、外側に凹状に湾曲した曲線に沿って順次道路側にずらして配置し、且つ防雪板の取り付け角度も、最上部より最下部にゆくに従って垂直方向となす角度（傾斜角）を順次大きく設定した構成が開示されている。かかる構成により、吹き抜ける横方向の風によって風の流れを路面上になめらかに導くことができ、路面の完全吹き払いの距離をほぼ７ｍ等と従来のものに比べて約１．５倍の吹き払い効果が期待できる旨述べられている。
【０００９】
特許文献３には、板幅方向の複数箇所を順次折曲して下に凸の形状に構成した防雪板本体を、上下に間隔をあけて、吹き込み側が高くなるように傾斜させて支柱に取り付けることで、風を遮る遮蔽性や、道路の雪を吹き払う吹き払い性を向上させ得ることが開示されている。
【特許文献１】特開平１０−２９２３１９号公報
【特許文献２】特開２００５−４２４７１号公報
【特許文献３】特開２００２−１３８４１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のように、吹き払い式防雪柵については、種々の発明が提案されている。しかし、その殆どは、防雪板自体、防雪板の取り付け方法等、防雪板に関わる構成を有している。
【００１１】
防雪柵については、既に、北海道、東北等の積雪地帯には広く普及しており、新規の防雪柵の設置要請は少ないのが現状である。かかる状況下では、既設の防雪柵を利用することで、如何に少ない経費でその吹き払い効果を高め得るかが、今現実に求められている対策と本発明者は考えた。
【００１２】
確かに、前記提案の発明は優れたものではあるが、防雪板や防雪柵自体の構成を変えるとなると、既設の防雪柵の改修に莫大な出費を覚悟しなければならない。緊縮財政が取り沙汰される中、かかる防雪柵の改修は俄には受け入れられないのが現状と思われる。
【００１３】
そこで、本発明者は、既存の防雪柵の構成を利用して、付加的な構成を付け加えることで、吹き払い効果が改善できる方法はないかと考えた。
【００１４】
本発明の目的は、既存の防雪柵の構成を利用して、付加的な構成の追加で、吹き払い効果の改善を図ることにある。
【００１５】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１７】
本発明は防雪時には防雪板の風下側を風上側より下方に向けて設ける防雪柵であって、
前記防雪柵には、風下側に形成される低圧場を大きくする低圧場成長部材が、前記防雪板の上方に設けられていることを特徴とする。かかる構成において、前記低圧場成長部材は、風下側に流れる風を遮る遮風部材に形成されていることを特徴とする。あるいは、かかる低圧場成長部材とは、風車であることを特徴とする。
【００１８】
本発明は防雪時には防雪板の風下側を風上側より下方に向けて設ける防雪柵であって、
前記防雪柵には、風下側に流れる風を遮る遮風部材が、前記防雪板の上方に設けられていることを特徴とする。かかる構成において、前記遮風部材は、板面で風を遮る遮風板であることを特徴とする。あるいは、前記遮風部材は、風車であることを特徴とする。
【００１９】
上記構成の防雪柵において、低圧場成長部材あるいは遮風部材を風車に形成した場合に、前記風車により発電を行い、前記防雪板に設けた照明灯を点灯することを特徴する。かかる構成において、前記照明灯は、間欠点灯させられることを特徴とする。前記照明灯は、ＬＥＤであることを特徴とする。
【００２０】
以上いずれかの構成の防雪柵において、前記防雪柵の設計は、流体数値シミュレーションにより行われることを特徴とする。かかる設計方法を採用することで、例えば冬場に使用する防雪柵を、冬場を待っての実証実験を行わなくても開発が行えるようにすることが可能となった。例えば、夏等に、簡単な風洞実験を行い、かかる実験データと合わせて、防雪柵の評価をすることもできる。
【００２１】
前記防雪柵の構成において、前記防雪板の上方に設けられる低圧場成長部材、あるいは前記防雪板の上方に設けられる遮風部材には、複数設けられた前記防雪板のうち最上段の前記防雪板が用いられていることを特徴とする。
【００２２】
本発明は吹き払い式防雪柵における吹き払い効果を向上させる方法であって、前記吹き払い式防雪柵の上方に、防雪板とは異なる風下側に形成される低圧場を大きくする低圧場成長部材を設けて、風下側の低圧場を、前記低圧場成長部材を設けない場合よりも大きくすることで、吹き払い効果を向上させることを特徴とする。あるいは、複数の防雪板を有する前記吹き払い式防雪柵の最上段の前記防雪板を、風下側に形成される低圧場を大きくする低圧場成長部材として使用し、風下側の低圧場を、前記最上段の防雪板を低圧場成長部材として使用しない場合よりも大きくすることで、吹き払い効果を向上させることを特徴とする。
【００２３】
本発明は吹き払い式防雪柵における吹き払い効果を向上させる方法であって、前記吹き払い式防雪柵の上方に、防雪板とは異なる風下側に流れる風を遮る遮風部材を設けて、風下側の弱風域を、前記遮風部材を設けない場合よりも大きくすることで、吹き払い効果を向上させることを特徴とする。あるいは、複数の防雪板を有する前記吹き払い式防雪柵の最上段の前記防雪板を、風下側に流れる風を遮る遮風部材として使用し、風下側の弱風域を、前記最上段の防雪板を遮風部材として使用しない場合よりも大きくすることで、吹き払い効果を向上させることを特徴とする。
【００２４】
上記最上段の防雪板を低圧場成長部材あるいは遮風部材として利用する構成においては、前記防雪柵の吹き払い効果の向上方法の適用は、既に設置済みの既設の防雪柵に適用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００２６】
本発明では、風下側に形成される低圧場を大きくする低圧場成長部材、あるいは風下側に流れる風を遮る遮風部材が設けられているため、かかる構成を設けない場合に比べて、防雪板を通過する風による吹き払い効果が向上する。
【００２７】
また、かかる低圧場成長部材あるいは遮風部材に、風車を用いれば、電源確保が難しい防雪柵の設置地域でも、容易に風車発電による防雪柵に設けた夜間照明を行うことができ、夜間降雪時等の衝突事故の防止を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
【００２９】
本発明は、防雪柵の上方に、風下側で低圧場が大きくなるように、何らかの障害物を設ける構成を有している。かかる障害物は、例えば防雪板の上方位置に設けられ、低圧場成長部材として機能するもので、基本的にはどのような構成のものであっても構わない。低圧場成長部材は、例えば、風下側に流れる風を遮って、風下側に低圧場を成長させる遮風部材に構成しても構わない。
【００３０】
かかる構成の防雪柵は、吹き払い式防雪柵で顕著にその効果を確認することができる。勿論、吹き払い効果そのものについての効果は期待できないものの、その他の形式の防雪柵に、本発明と同様の構成を付加することは一向に差し支えない。
【００３１】
（実施の形態１）
本実施の形態の吹き払い式（図では、吹払式と表記する場合もある）の防雪柵１０では、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、防雪板１１が、枠体１２に設けられている。枠体１２は、例えば、鋼製のパイプ等で防雪板１１の取り付けが行えるように構成されている。
【００３２】
防雪板１１は、図に示す場合は、例えば４枚等の複数枚設けられている。かかる４枚の防雪板１１の各々は、図１（ｂ）に示すように、それぞれ長方形の略平板状に構成され、長手方向が枠体１２の正面横方向に架設されている。架設された４枚の防雪板１１は、各々、枠体１２に対して、板面を斜め方向に向けられるように構成されている。かかる構成により、防雪時には、防雪板１１を風上側より風下側を低くして、水平方向に対して１５度以上、６０度以下の範囲の角度で斜めに設けることで、吹き払い機能を発揮することができるのである。
【００３３】
かかる構成の防雪柵１０では、図１（ａ）に示すように、最上段の防雪板１１の上方位置に、本発明に係わる遮風部材２０が設けられている。かかる遮風部材２０は、例えば、図１（ｂ）に示すように、長方形状の板状の遮風板２０ａに構成されている。遮風板２０ａは、例えば１枚構成に形成され、その長手方向は、図１（ｂ）に示すように、枠体１２の正面横方向に沿って設けられている。遮風板２０ａの板面で風を遮ることができるように、例えば、板面は鉛直に立てられている。
【００３４】
かかる遮風板２０ａは、吹雪等の風を風上側の正面から受けるため、その風で倒壊しないように、例えば、枠体１２で風下側を支持しておけばよい。併せて、場合によっては、防雪柵１０自体の補強も行っておけばよい。また、かかる防雪柵１０は、最下段側の防雪板１１と防雪柵１０の設置面ＧＬとの間に、所定の間隔があくように設けられている。
【００３５】
このように構成された防雪柵１０では、防雪時には、図２に示すように、風下側では、遮風板２０ａに構成した遮風部材２０により風がある程度遮られるため、弱風域が形成されることとなる。かかる弱風域は、周囲の圧力より低い低圧場となっている。周囲に形成される動圧場よりも低い静圧場としての低圧場が形成されるのである。
【００３６】
かかる低圧場である弱風域が形成されることで、防雪板１１の間を抜ける風は、遮風部材２０を設けない場合よりも、より下方に押しつけられる。すなわち、防雪柵１０の設置面ＧＬ側に強く押しつけられる。このように遮風部材２０を設けることで、風が下方側により押しつけられることで、遮風部材２０を設けない場合に比べて、風速も上がることとなる。
【００３７】
そのため、かかる遮風部材２０を有する防雪柵１０が道路脇等に設置される場合には、防雪柵１０の風下側となる路面等への吹きだまりの形成距離が、かかる遮風部材２０を設けない場合に比べて、延びるのである。吹きだまりが形成されたとしても、より遠くに形成されることで、自動車等の通行に使用される路面等の吹きだまりの形成を避けることができるのである。
【００３８】
また、遮風部材２０を設けることで、下側に押しつけられた風の風速が上がり、雪がかかる風に横方向に強く飛ばされるため、遮風部材２０を設けない場合よりも、雪の舞い上げも抑制され、自動車等の運転に際しての視界確保、視程確保が図れるのである。このように、遮風部材２０を設けることで、吹き払い効果の向上改善を行うことができるのである。
【００３９】
しかし、例えば、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、遮風部材２０を設けない構成では、風の流れは図４に示すようになる。図４に示す場合には、風下側に形成される弱風域としての低圧場は、遮風部材２０を設けた図２に示す場合と比べて小さくなっていることが分かる。
【００４０】
このように形成される弱風域、すなわち低圧場が小さいと、防雪板１１間を抜ける風は、図４に示す矢印のように流れ、風下側で上昇する傾向を示す。かかる傾向は、風下側に形成された弱風域としての低圧場が小さいため、風が路面等に強力に押さえつけられにくく、風速も弱くなるため発生する現象である。
【００４１】
このように遮風部材２０を設ける簡単な構成で、遮風部材２０を設けない場合に比べて確実に、路面側等に風が押しつけられることによる吹き払い効果を向上させることができる。すなわち、これまでの吹き払い式防雪柵に、遮風部材２０を追加することで、これまでの吹き払い式防雪柵の吹き払い効果を簡単に向上させることができるのである。
【００４２】
従って、本発明を採用することで、既設の多数ある吹き払い式防雪柵を、大がかりな改修等を行うことなく、その機能の向上を図ることができる。
【００４３】
上記説明のように、本発明に係わる防雪柵１０の吹き払い効果の向上は、殆どは、遮風部材２０によりなされるもので、遮風部材２０の下方に設ける防雪板１１等の構成には余り関係がないとも言える。
【００４４】
すなわち、本発明では、遮風部材２０を設けることが重要な意味をもつのであり、遮風部材２０の下側に設ける防雪板１１を有する吹き払い式防雪柵の構成は、基本的な吹き払い効果が発現できるものであれば、どのような構成でも構わなく、従来から提案されている種々の構成を採用しても構わないものなのである。
【００４５】
勿論、遮風部材２０を設けた場合の吹き払い効果は、元々遮風部材２０のない吹き払い式防雪柵の有する吹き払い効果に、遮風部材２０を設けたことによる改善効果が相乗的に上乗せされられたものとして把握されるため、かかる上乗せさせられた吹き払い効果を含めた全体の効果としては、基本的には、元々の遮風部材２０のない吹き払い式防雪柵の有する吹き払い効果は高い程良いとは言える。
【００４６】
かかる遮風部材２０による上記弱風域、低圧場の形成状況は、流体数値シミュレーションによっても確認することができる。
【００４７】
例えば、遮風部材２０の働きを確認するためのモデルとして図１に示す防雪柵１０を用い、遮風部材２０を設けない防雪柵１０ａとしては図３に示す構成のモデルを用い、両者に流体数値シミュレーションを適用して吹き払い効果の比較を行った。
【００４８】
流体数値シミュレーションの適用に際しては、防雪柵１０、１０ａの寸法を定める必要があるが、かかる寸法は、従来構成の既設の防雪柵を参考にして、次のように定めた。
【００４９】
すなわち、図５（ａ）に示すように、防雪板１１は、厚さ５〜２０ｍｍの範囲で、例えば５ｍｍに設定した。また、縦８５０ｍｍ×横２００００ｍｍの平板状に形成されているものと想定した。かかる防雪板１１が、風下側に水平方向に対してθ＝１５〜６０度の範囲で、例えば４５度の角度で斜めに架設されているものとした。
【００５０】
さらに、かかる遮風板２０ａは、図５（ａ）に示すように、厚さ５〜２０ｍｍの範囲で例えば５ｍｍに、縦は３００〜１２００ｍｍの範囲で例えば５００ｍｍ（５０ｃｍ）に、横は２００００ｍｍの平板状に形成されているものとした。また、遮風板２０ａの取り付け位置は、防雪板１１を前記の角度で斜めに設けた状態における上端側から、０〜３００ｍｍの範囲で、例えば１００ｍｍ離された位置に、板面を鉛直にして設けられているものとした。０ｍｍの場合とは、防雪板１１との間に隙間がないことを示している。
【００５１】
また、対照として流体数値シミュレーションにかける遮風板２０ａがない構成のものは、図５（ｂ）に示す構成で、図５（ａ）において遮風板２０ａに関わる構成を省いたものである。その他の構成、寸法等は、遮風板２０ａを用いたものと全く同一に設定されているものと想定した。
【００５２】
かかる構成の防雪柵１０、１０ａについては、各々のモデルを、空間メッシュ数が１２４×６９×６５の５５６１４０個上に、仮想構築して行った。例えば、図６には、コンピュータ画面上の上記空間メッシュ内に、防雪柵１０ａのモデルを構築した様子を示している。
【００５３】
また、かかる流体数値シミュレーションには、三次元熱流体解析プログラム（株式会社環境シミュレーション製、Wind Perfect）を用いた。空間方向に風上差分スキーム（１次精度）を適用し、時間方向に半陰解法を用いて行った。時間進行法（Time Marching Method ）により、流れ場、及び圧力場の定常状態について解を求めることで行った。例えば、Wind Perfectの仕様は、図７に示すようであった。
【００５４】
図８には、縦５０ｃｍの遮風板２０ａを設けた防雪柵１０における流体数値シミュレーションの風速ベクトルの分布結果を示した。図８は、本来コンピータ画面上に色分け表示で示されるものであるが、分かり易いように、色分け表示を模様で再現したものである。尚、図９では、図８の様子を線図で示した。同様に、図１０には圧力分布と風速ベクトルを、図１１には図１０の様子を線図で、それぞれ示した。
【００５５】
図１２には、遮風板２０ａを設けない防雪柵１０ａに構成した流体数値シミュレーションの風速ベクトルの分布結果を示した。図１２も本来は色分けで表示されるものであるが、分かり易いように模様で区分した。図１３は、図１２の様子を線図で示したものである。同様に、図１４には圧力分布と風速ベクトルを、図１５には図１４の様子を線図で、それぞれ示した。
【００５６】
流体数値シミュレーションの結果では、図８、９と、図１２、１３とを比較すると、道路面を流れる風の最大風速は、図８、９に示すように例えば７ｍ／ｓになっており、図１２、１３の場合では例えば６ｍ／ｓになっている。明らかに、遮風部材２０を設けることにより、道路面に押しつけられた風の風速が向上させられていることが確認される。
【００５７】
また、図１０、１１と、図１４、１５とを比較すると、防雪柵１０の風下側の−２０Ｐａの圧力場は図１０、１１に示すように防雪柵１０の風下側に向かって広がっており、図１４、１５の場合には−２０Ｐａの圧力場が２つに分かれて生じている。そのため、図１４、１５の場合には、２つの−２０Ｐａの圧力場の間に風が流れやすくなり、道路面に沿って流れた風の一部が上向きになるのである。
【００５８】
かかる結果から、吹き払い効果は、防雪柵１０の方が、防雪柵１０ａの場合よりも優れていることが確認できる。
【００５９】
因に、遮風部材２０として、縦３０ｃｍに構成した遮風板２０ａを用いた場合についても、流体数値シミュレーションを適用してその結果を確認した。遮風板２０ａを縦３０ｃｍに形成した以外のその他の構成は、図５（ａ）に示す場合と全く同様である。
【００６０】
図１６には、縦３０ｃｍの遮風板２０ａを設けた防雪柵１０における流体数値シミュレーションの風速ベクトルの分布結果を示した。図１６も本来は色分け表示で示されるが、分かり易いように模様で再現した。図１７は、図１６の様子を線図で示したものである。同様に、図１８には圧力分布と風速ベクトルを、図１９には図１８の様子を線図で、それぞれ示した。
【００６１】
このように吹き払い式防雪柵では、流体数値シミュレーションでも、確実に、遮風板２０ａに構成した遮風部材２０を設けることで、極めて簡単に、遮風部材２０を設ける吹き払い式防雪柵部分の吹き払い効果を向上させられることが確認できる。
【００６２】
尚、上記構成では、図１に示すように、防雪板１１は、４枚構成にした場合を示したが、かかる防雪板１１の枚数は、４枚に限定する必要はなく、必要に応じて適宜枚数に設定すればよく、例えば、一枚でも原則的には可能である。
【００６３】
また、かかる遮風部材２０は、風を遮ることができれば、どのような構成を有していても構わない。すなわち、風の通り道を塞ぐ等して風を遮る障害物であればよいのである。図１に示す場合には、簡単に実用化できるような形として、長方形の板状構成にした遮風板２０ａを例示したものである。さらに、実験等が簡単に行えるように、遮風板２０ａは一枚構成に形成したものを用いたが、かかる構成は、実際に適用する場合には、設置に際しての実情に合わせて適宜変更できるものであることは言うまでもない。
【００６４】
例えば、実際的には、防雪柵１０の設置に際しては相当の風が当たることが予想され、かかる一枚構成の遮風板２０ａでは風により倒壊する虞が大となるため、遮風板２０ａを複数構成としても構わない。一枚構成ではなく、枠体１２への架設方向（幅方向）の長さを短く構成した遮風板２０ａを横に複数設け、互いに隣接する遮風板２０ａとの間から風が抜けるように構成しても一向に構わないのである。すなわち、一枚構成のものを、分割した構成である。
【００６５】
かかる構成では、遮風効果は１００％とはならないものの、しかし、遮風効果を十分に発揮することはでき、風下側の弱風域の低圧場を、かかる遮風板２０ａが無い場合に比べて十分に成長させることができ、吹き払い効果の向上を発揮できるのである。
【００６６】
図２０には、遮風板２０ａの変形例を示した。（ａ）は、複数の板を横に並べ、隣接する板間に風の通り抜けるスリットを縦方向に設けた構成の遮風板２０ａの場合である。（ｂ）は細い棒状のものを多数本互いに多少の間隔をあけて設けることで、一つ一つの板の板面を極端に小さくして、ある程度風圧を緩和することができる遮風板２０ａの構成である。（ｃ）は横に細長い板を複数設け、その板の間に風の抜けるスリットを横方向に設けた遮風板２０ａの構成を示した。
【００６７】
遮風板２０ａを細かな複数のユニット板に分け、互いに間に風圧の緩和がある程度行えるスリットを設定して連接する上記構成では、スリットの設ける方向は、縦、横に限らず、斜め等に設けても構わなく、その方向性は自由に構成できる。
【００６８】
図２０（ｄ）に示すように、さらに、遮風板２０ａは、ネットに構成しても一向に構わない。但し、ネット等に構成した場合には、開口率を０．６以下に設定しておく必要がある。
【００６９】
また、遮風板２０ａは、一枚構成の場合でも、複数枚構成の場合でも、鉛直方向に設ける場合を例示したが、しかし、かかる設け方は、図２０（ｅ）、（ｆ）に示すように、風下側に上端を倒したように、あるいは風上側に上端を倒したように、板面の設置方法自体を変えることもできる。
【００７０】
また、図示はしないか、遮風板２０ａをある程度の風速になるまでは垂直に立てた板面で受け、風速がある限界を超えた時点で板面が風により斜めに傾斜させられ、ある程度風を逃がすような構成にしても一向に構わない。かかる構成では、風が弱まったら、バネ等で自動復元できるように構成しておいても構わない。
【００７１】
また上記説明では遮風板２０ａの構成について、種々述べたが、遮風部材２０としては、上記のように板状に形成しなくてもよい。例えば、ブロックのように塊形状に構成しても構わない。さらには、風がある程度抜ける孔、あるいは隙間が多数３次元的に形成された構造物に構成しても構わない。例えば、有刺鉄線を３次元的に絡めたような構成にしても一向に構わない。
【００７２】
（実施の形態２）
前記実施の形態では、遮風部材２０を遮風板２０ａ等に構成した場合を例示して説明した。しかし、遮風部材２０の作用からは、遮風部材２０は見方を変えれば、ある意味では前記説明のように風下側に低圧場の成長を促すものであることが確認される。
【００７３】
そこで、遮風部材２０を設ける代わりに、風下側に低圧場を大きく成長させる低圧場成長部材３０を設けても、前記実施の形態で述べたと同様の効果が期待できる。すなわち、風は風上側から風下側に流しはするが、風下側に低圧場をより大きく成長させるような低圧場成長部材３０を設けても、吹き払い効果の改善が行えるのである。
【００７４】
すなわち、低圧場成長部材３０としては、例えば、風上側から風下側に通過する風を弱めることで、風下側に形成される弱風域の静圧場をより低い圧力場にすることができるものであれば、風を遮る効果は実質的にないものであっても構わないのである。通過する風のエネルギーを、何らかの形で消費させるような構成の部材であればよいことが確認されるのである。
【００７５】
かかる構成の低圧場成長部材３０として、例えば、風車３０ａを用いることを、本発明者は発想した。用いる風車３０ａとしては、翼長さが防雪柵１０の防雪板１１側にかかる程度のものは除外して、翼長さが短いマイクロ風車として市販されているものを適用した。
【００７６】
すなわち、風車３０ａは、図２１（ａ）、（ｂ）に示すように、例えば、翼３１の差し渡し長さである翼長が５００ｍｍで、４枚羽に構成されている。また、風車３０ａにより発電するための発電機４０は、図示はしないがステータとコアから構成され、図２１（ｂ）に示すように風車３０ａの胴体部分の外装ケース内に内蔵されている構成のものを使用した。
【００７７】
尚、図２１（ａ）、（ｂ）には、風車３０ａの構成部分の小型化の様子を示すために、敢えて各部の寸法を例示した。
【００７８】
かかる小型の風車３０ａを、図２２（ａ）に示すように、防雪柵１０の枠体１２に横桟１２ａを設け、かかる横桟１２ａに風車取り付け部材３２を介して取り付けた。かかる防雪柵１０には、隣の風車３０ａの翼端と５０ｃｍ間隔をあけて、枠体１２の正面側に２８個設けた。かかる防雪柵１０には、さらに、ＬＥＤ５０ａ等に構成された照明灯５０が、支柱１２ｂに設けられている。
【００７９】
かかる構成の風車３０ａでは、発電機４０は、図２３に示すような発電量計測回路に接続され、発電量が測れるように構成されている。因に、図２３に示す電源は、風車と太陽電池の発電量を計測するために備えられ、太陽電池は補助電源のために備えられている。
【００８０】
かかる構成の発電機４０は、図２４に示すように、充放電回路に接続され、適宜に応じて充電、あるいは放電が行えるようになっている。かかる構成の蓄電池が、図２２（ａ）に示すＬＥＤ５０ａの電源供給用に接続されている。
【００８１】
さらに、ＬＥＤ５０ａは、図２５に示すように、パルスコントローラの電気回路に接続され、発光が連続的に行われるのではなく、適宜のパルス発光を行うように構成されている。かかるパルス発光を行わせることで、風車３０ａによる発電量で、ＬＥＤ５０ａの発光を長期間行うことができるように構成されている。
【００８２】
尚、ＬＥＤ５０ａの取り付け位置は、上記の如く支柱１２ｂに設ける以外にも、例えば、図２２（ｂ）に示すように、防雪板１１に設けても構わない。要は、夜間の衝突事故等が効果的に防止できる位置に設ければよい。
【００８３】
かかる構成の風車３０ａを設けた場合の防雪柵１０についても、前記実施の形態と同様に、流体数値シミュレーションを適用して、風車３０ａを設けた場合の効果について検証した。かかる検証では、風車３０ａの以下の仕様を満たす円形板を便宜上用いた。
【００８４】
風車３０ａを設けた防雪柵１０に関してのモデルでは、図２６（ａ）、（ｂ）に示すように、隣合う風車３０ａ同士の中心間を７００ｍｍに設定し、２００００ｍｍの間に２８個設けた場合を想定した。また、風車３０ａに関しては、直径５００ｍｍと想定し、開口率を０．５５２８、抵抗係数を１．０とした。また、防雪板１１等に関しては、前記実施の形態と同様な寸法設定等を行った。
【００８５】
また、かかる構成のモデルでは、図２６（ｂ）に示すように、風車３０ａには、厚さ１００ｍｍの円形板を適用して、その流体数値シミュレーションを行った。防雪柵１０上に１００〜３００ｍｍの範囲で、例えば１００ｍｍの位置に設けた場合を想定し、図２６（ｂ）に示すように、防雪板１１の上端位置から５０〜２００ｍｍの範囲の幅で風車３０ａが設けられていると想定した。
【００８６】
図２７（ａ）、（ｂ）には、前記実施の形態と同様の５５６１４０個の空間メッシュ上に、かかる風車３０ａを設けた構成のモデルを仮想構築した場合を示した。
【００８７】
流体数値シミュレーションを上記モデルに適用した結果、図２８に示すように風速ベクトルの分布結果が得られた。図２８は、本来は色分け表示で示されるが、分かり易いように、模様で再現した。図２９は、図２８の様子を線図で示したものである。同様に、図３０には圧力分布と風速ベクトルを、図３１には図３０の様子を線図で、それぞれ示した。
【００８８】
図２８、２９から分かるように、防雪柵１０の下部の風は高い風速を保ちながら風下側後方に流れている。かかる状況下、防雪柵風下側の低風速域は広がっており、低圧場成長部材３０として風車３０ａを設けたことによるものである。
【００８９】
また、図３０、３１に示す圧力分布においても、風下側に発生する低圧力場は、広範囲に広がり、且つ強くなっていることが分かる。このように低圧場が強く広がっているため、防雪柵１０の上部を流れる風も、防雪柵１０を脇に設置した道路面に対して平行に流れ、道路面付近に達しないことが分かる。
【００９０】
また、防雪柵１０の最上段の防雪板１１を流れる風は、かかる防雪板１１の上端側で剥離され加速されるが、かかる加速された風は風車３０ａを回転させるには都合がよい。すなわち、防雪柵１０の上方に風車３０ａを設けることで、発電量も大きくなるのである。また、かかる風車３０ａは加速された風により回転されるが、風車３０ａを過ぎた風は、風下側では、減速させられた弱い風となって低圧場となる弱風域を形成するのである。
【００９１】
かかる風車３０ａを設けたことによる結果は、前記実施の形態で説明した図１２〜１５の結果と比較することでよく分かる。
【００９２】
（実施の形態３）
前記実施の形態では、遮風部材２０、あるいは低圧場成長部材３０の構成を設けた防雪柵１０について述べたが、本実施の形態では、かかる前記実施の形態で述べた構成の防雪柵１０の流体数値シミュレーションを用いた設計方法について説明する。
【００９３】
流体数値シミュレーションを用いて、吹き払い効果のある防雪柵１０を設計する場合には、以下のようにして行う。
【００９４】
すなわち、流体数値シミュレーションのみを用いて設計するためには、先ず目標とする吹き払い効果を定めることとなる。例えば、吹き払い効果を決める下層側（設置面から上方２２００ｍｍまで）の風については、その風速は防雪柵上部の風速の０．６倍以上、風向は地面に沿って平行に流れ、吹き払い距離は防雪高さの３倍以上と定める。
【００９５】
次に、かかる効果を発揮できる防雪柵１０の基本構成を策定する。かかる基本構成を構成するに当たっては、例えば、図２６（ａ）、（ｂ）、図２７（ａ）、（ｂ）に示すように、空間メッシュで再現する防雪柵１０の形状は防雪板１１、上部の風車３０ａ（あるいは遮風板２０ａ）としておけばよい。
【００９６】
その後、流体数値シミュレーションにより、上記基本構成を有した防雪柵１０の吹き払い効果を確認する。かかる吹き払い効果の確認に際しては、上記防雪柵１０を構成する各部の寸法を種々変更することで、上記想定の吹き払い効果が極力得られるようにする。
【００９７】
尚、かかる吹き払い効果の確認に際しては、上記の如く、防雪柵１０の形状を空間メッシュで再現するが、最も細かい空間メッシュの実スケールは５０ｍｍとする。防雪柵１０
の風下側における気流を再現するために、防雪柵風下側の空間メッシュは実スケールで２００ｍｍ以上とする。
【００９８】
さらに、かかる構成の防雪柵１０に当たる風の気流解析条件の設定を行う。かかる気流解析に際しては、防雪柵風下側後方に生じる渦を再現するために、乱流モデルを採用する。乱流モデルには、標準ｋ−εモデル、ＬＥＳモデルがあるが、解析時間を短くするために本発明では標準ｋ−εモデルを採用した。標準ｋ−εモデルは４つの乱流定数を次のように設定する。すなわち、σk＝１．０、σε＝１．３、C1＝１．４４、C2＝１．９２、Cμ＝０．０９。
【００９９】
また、解析対象の防雪柵１０の高さをＨとした場合、流体数値シミュレーションの解析空間の寸法は、解析空間の鉛直方向の長さを４Ｈ以上と設定する。防雪柵１０の風上側の長さは１０Ｈ以上とし、風下側の長さは２０Ｈ以上と設定する。
【０１００】
防雪柵１０にあたる風の条件は、図３２、３３、３４に示すように、地表面粗度区分とべき法則を採用する。本発明ではα＝０．２７として、防雪柵１０の高さの風速が１０ｍ／ｓになる風を設定した。風は防雪柵１０に対して真正面にあたると想定した。
【０１０１】
上記地表面粗度区分については、市街地における実体の風速の鉛直分布は、測定方法などの制約が多いため、実際に調査された例は未だ少ない状況である。このため平均風速および乱れの強さの鉛直分布等の基本的な性状および代表風（例えば、横浜地方気象台での風速）と対象建築物を含む地域の上空風との対応関係は、建築物荷重指針・同解説（日本建築学会）に基づき設定してよいものとする。
【０１０２】
図３２に示すように、対象建築物を含む地域の各風向における地表面の状況を考慮して、地表面粗度区分を設定する。図３３における風速の鉛直分布を仮定する。図３４から、地表面粗度区分に対応する乱れの強さの鉛直分布を選定する。
【０１０３】
尚、１６方位別の地表面粗度区分の設定が困難な場合において、全風向で共通の地表面粗度区分を適用する際には、危険側（予測風速が大きくなる側）となる地表面粗度区分に設定することが必要である。例えば、代表風として横浜地方気象台を採用する場合には、横浜地方気象台の全風向における地表面粗度区分をIVとし、全風向における横浜市内の地表面粗度区分は概ねIII〜IVと仮定する。
【０１０４】
かかる条件設定により流体数値シミュレーションを実行し、その結果が、当初設定の吹き払い効果に極力近い効果が得られる防雪柵１０における遮風板２０ａあるいは風車３０ａの各部の寸法を見出し、その寸法に従って遮風板２０ａ、あるいは風車３０ａの形状を定めることで、適切な防雪柵１０の設計を行うことができる。
【０１０５】
かかる流体数値シミュレーションによる防雪柵１０の気流解析には、以下のメリットがある。防雪柵１０を吹き抜ける風の速度と向きが詳細に把握できる。風洞実験では圧力場の計測が不可能であったが、流体数値シミュレーションを用いる方法では、空間メッシュで再現した場所の圧力場が予測できる。
【０１０６】
また、かかる圧力場が予測できることにより、防雪板および支柱の構造設計に必要な風荷重が推定できる。風洞実験のような防雪柵１０の模型が不要となる。雪を流体数値シミュレーションでモデル化した場合、防雪柵１０の前後の積雪量が予測できる。例えば、雪の質量、雪の付着力を任意に設定することで風により雪が運ばれる様子を予測することができるのである。
【０１０７】
上記の如く、風に関しては、流体数値シミュレーションの適用に際して判断基準として準用できる種々の理論的追求がなされているが、しかし、かかる風に雪が絡む場合には、理論的展開が未だ十分になされていないのが現状である。すなわち、算出式を適用して、かかる式の変数がどのような範囲に入れば吹き払い効果がどの程度向上するかと予測することは、現状では難しいのである。本発明で提案する設計手法は、かかる現状を少しでも打破できればと考え、提案したものである。
【０１０８】
（実施の形態４）
本実施の形態では、既存の吹き払い式防雪柵の運用を変えることで、その吹き払い効果を向上させるものである。前記実施の形態で述べた対策では、防雪板１１とは異なる遮風部材２０、低圧場成長部材３０を設けて吹き払い効果を向上させ得ることについて説明した。しかし、本発明者は、既存の防雪柵１０ａの運用を変えることで、その吹き払い効果の向上を図り得ることに気がついた。
【０１０９】
すなわち図示はしないが、複数枚の防雪板１１を有する吹き払い式防雪柵１０ａの構成で、最上段の防雪板１１を、遮風板２０ａあるいは低圧場成長部材３０に見立てる構成である。最上段の防雪板１１を、実質的に風下側に弱風域（低圧場）が成長できる程度に防雪板１１を立てて使用することで、最上段の防雪板１１のこれまでの使用状況とは異なる構成として使用でき、吹き払い式の効果を向上させ得ることに気づいた。
【０１１０】
かかる構成を採用すれば、既設の多数の防雪柵１０ａの最上段の防雪板１１の使用方法を変更して、容易に吹き払い式の効果を改善させることができるのである。かかる効果の改善には、防雪板１１を風上側より風下側を低くして、水平方向に対して６０度以上、９０度以下の範囲で設けることで、吹き払い機能の改善が行われるのである。
【０１１１】
但し、最上段の防雪板１１の立て方によっては、例えば、雪まじりの風が当たることにより防雪柵１０の全体が振動する虞があるため、補強が必要となる場合がある。
【０１１２】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明は、防雪柵の分野で、特に吹き払い式防雪柵の分野で有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】（ａ）は本発明の一実施の形態の吹き払い式防雪柵の構成を側面から見た様子を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は風下側正面から見た様子を模式的に示す正面図である。
【図２】本発明の吹き払い効果の向上効果を示す説明図である。
【図３】（ａ）は従来の吹き払い式防雪柵の構成を側面から見た様子を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は風下側正面から見た様子を模式的に示す正面図である。
【図４】従来の吹き払い効果を示す説明図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は本発明の吹き払い式防雪柵の流体数値シミュレーションを行う場合のモデル寸法を示す正面図、側面図であり、（ｃ）、（ｄ）は従来構成の防雪柵の流体数値シミュレーションを行う場合のモデル寸法を示す正面図、側面図である。
【図６】従来の吹き払い式防雪柵の流体数値シミュレーションにおける空間メッシュでの様子を示す図である。
【図７】流体数値シミュレーションのソフトであるWind Perfectの仕様を示す説明図である。
【図８】遮風板を設けた吹き払い式防雪柵における流体数値シミュレーションでの風速ベクトルの様子を示す説明図である。
【図９】図８に示す様子を線図で示した説明図である。
【図１０】遮風板を設けた吹き払い式防雪柵における流体数値シミュレーションでの圧力分布と風速ベクトルの様子を示す説明図である。
【図１１】図１０に示す様子を線図で示した説明図である。
【図１２】遮風板を設けない従来の吹き払い式防雪柵の流体数値シミュレーションでの風速ベクトルの様子を示す説明図である。
【図１３】図１２に示す様子を線図で示した説明図である。
【図１４】遮風板を設けない従来の吹き払い式防雪柵の流体数値シミュレーションでの圧力分布と風速ベクトルの様子を示す説明図である。
【図１５】図１４に示す様子を線図で示した説明図である。
【図１６】遮風板を設けた吹き払い式防雪柵の変形例における流体数値シミュレーションでの風速ベクトルの様子を示す説明図である。
【図１７】図１６に示す様子を線図で示した説明図である。
【図１８】遮風板を設けた吹き払い式防雪柵の変形例における流体数値シミュレーションでの圧力分布と風速ベクトルの様子を示す説明図である。
【図１９】図１８に示す様子を線図で示した説明図である。
【図２０】（ａ）〜（ｄ）は遮風板の変形例示し、（ｅ）、（ｆ）は遮風板の設置の仕方の変形例をそれぞれ示した説明図である。
【図２１】（ａ）は防雪柵に設ける風車の構成を示した正面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図２２】（ａ）〜（ｄ）は、ＬＥＤを風車発電により防雪柵の照明に使用した例を模式的に示す図である。
【図２３】風車の発電量計測回路を示す説明図である。
【図２４】風車の充放電回路を示す説明図である。
【図２５】ＬＥＤのパルス発光の制御を示す回路図である。
【図２６】（ａ）、（ｂ）は防雪柵に風車を設けた場合の流体数値シミュレーションを行う場合のモデル寸法を示す正面図、側面図である。
【図２７】（ａ）、（ｂ）は、風車を設けた構成の防雪柵の流体数値シミュレーションにおける空間メッシュでの様子を示す図である。
【図２８】風車を設けた吹き払い式防雪柵における流体数値シミュレーションでの風速ベクトルの様子を示す説明図である。
【図２９】図２８に示す様子を線図で示した説明図である。
【図３０】風車を設けた吹き払い式防雪柵における流体数値シミュレーションでの圧力分布と風速ベクトルの様子を示す説明図である。
【図３１】図３０に示す様子を線図で示した説明図である。
【図３２】本発明に係わる設計方法で使用する地表面粗度区分を示す説明図である。
【図３３】本発明に係わる設計方法で使用する地表面粗度区分に対応した地表面上での風速状況を示す説明図である。
【図３４】本発明に係わる地表面粗度区分に対応した地表面上での乱れの強さを示す説明図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１０      防雪柵
１０ａ    防雪柵
１１      防雪板
１２      枠体
１２ａ    横桟
１２ｂ    支柱
２０      遮風部材
２０ａ    遮風板
３０      低圧場成長部材
３０ａ    風車
３１      翼
３２      風車取り付け部材
４０      発電機
５０      照明灯
５０ａ    ＬＥＤ
ＧＬ      設置面
【図１】
2008063723.tif 000003
【図２】
2008063723.tif 000004
【図３】
2008063723.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008063723.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2008063723.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2008063723.tif 000018
【図１７】
2008063723.tif 000019
【図１８】
2008063723.tif 000020
【図１９】
2008063723.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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