(57)【要約】【課題】海水の循環を行う機能を有する海洋支柱を、設置場所を限定せず、ケーソン等に比べて廉価に施工できるようにする。【解決手段】港湾用浮揚構造物の管状支柱１である。上部支柱２及び下部支柱３と、下部支柱３内に海水を流入可能なように、上部支柱２と下部支柱３の内部に嵌め合わせて両支柱２，３間に開口部を形成すべく配置した不連続部４と、下部支柱３の上部壁面外周部に、自身の浮力によって潮位に応じた上下移動が可能なように取り付けた傘状付加物５を備える。下部支柱３の下部壁面には周方向に所定間隔を存して排出口３ａを設けると共に、傘状付加物５における下部支柱３の上部壁面外周部と相対する内周面には、摺動部或いは転動部５ｄを設けた。【効果】傘状付加物を波が越波もしくは遡上して、不連続部に形成した開口部から下部支柱内に海水が流入し、排水口から流出するので、海水が鉛直循環して海底付近の貧酸素化を防止できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷役の積み下ろしや乗客の昇降に使用する港湾用浮揚構造物の脚として備えさせる管状の支柱において、
両端側に配される上部支柱及び下部支柱と、
前記下部支柱内に海水を流入可能なように、一方端部を前記上部支柱の内部に、他方端部を前記下部支柱の内部に嵌め合わせて、前記両支柱間に開口部を形成すべく配置した不連続部と、
前記下部支柱の上部壁面外周部に、自身の浮力によって潮位に応じた上下移動が可能なように取り付けた傘状の付加物を備え、
前記下部支柱の下部壁面には周方向に所定間隔を存して排出口を設けると共に、
前記傘状付加物における前記下部支柱の上部壁面外周部と相対する内周面には、摺動部或いは転動部を設けたことを特徴とする海洋支柱構造物。
【請求項２】
前記下部支柱は、内部に礫を充填したものであることを特徴とする請求項１に記載の海洋支柱構造物。
【請求項３】
前記下部支柱は、外周面に海藻の種子又は苗、或いは、海藻の種子及び苗を取り付けたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の海洋支柱構造物。
【請求項４】
前記傘状の付加物は、周方向断面が三角形であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の海洋支柱構造物。
【請求項５】
前記傘状の付加物は、形状が異なる周方向断面を有する第１傘状部と第２傘状部を上下に配置し、第１傘状部は周方向半断面が長方形を斜めに切断した不等辺四辺形、第２傘状部は周方向半断面が三角形であり、
前記第１傘状部の高さを、所定地点での波高以下にし、
前記第２傘状部の傾斜角を、所定地点での波の傾斜角度以下にしたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の海洋支柱構造物。
【請求項６】
前記傘状の付加物は、外表面に円周方向に所定間隔を存して複数個の隔壁を設けたものであることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の海洋支柱構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海底付近に比べて海面付近の海水温が高く、海水の循環が滞る夏期の閉鎖性港湾において、海水を効率的に鉛直循環させる機能を有した支柱構造物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、港湾などは防波堤などによって囲まれることが多いので、外海との海水交換が少なく、水質の悪化が進行している。特に、夏期になると、前記閉鎖性港湾においては、強固な密度成層（違う密度の流体の集まりが、同じ密度毎に集まって層をつくっている状態）が発達して、表層と底層の海水が混ざりにくくなるため、海水の循環が滞り、表層から底層へ十分な酸素が供給されず、底層にて貧酸素化が発生する。加えて、港湾内の桟橋周辺では、海水が澱みやすいという問題がある。さらに、水質が悪化すると海に対する景観に悪影響を与えるという問題がある。
【０００３】
このような問題を解決する手段として、特許文献１に記載された浮遊式海水交流装置や、鉛直循環流誘起護岸、海水循環機能を有するケーソンなどがある。
【特許文献１】特許第２６６０６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の装置は、浮体式であるために重量に制限があり、構造物を支持する支柱としての役割を果たすことはできない。
また、護岸やケーソンは、大規模な構造となって設置場所が限定される。
【０００５】
本発明が解決しようとする問題点は、海水の循環を行う従来の技術は、支柱としての役割を果たすことができなかったり、また大規模な構造となって設置場所が限定されるという点である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の海洋支柱構造物は、
設置場所を限定せず、ケーソン等に比べて廉価に施工できるように、海水の循環を行う機能を海洋支柱に持たせるようにするために、
荷役の積み下ろしや乗客の昇降に使用する港湾用浮揚構造物の脚として備えさせる管状の支柱において、
両端側に配される上部支柱及び下部支柱と、
前記下部支柱内に海水を流入可能なように、一方端部を前記上部支柱の内部に、他方端部を前記下部支柱の内部に嵌め合わせて、前記両支柱間に開口部を形成すべく配置した不連続部と、
前記下部支柱の上部壁面外周部に、自身の浮力によって潮位に応じた上下移動が可能なように取り付けた傘状の付加物を備え、
前記下部支柱の下部壁面には周方向に所定間隔を存して排出口を設けると共に、
前記傘状付加物における前記下部支柱の上部壁面外周部と相対する内周面には、摺動部或いは転動部を設けたことを最も主要な特徴としている。
【０００７】
本発明の海洋支柱構造物において、前記下部支柱の内部に礫を充填した場合には、海水の浄化機能をも備えさせることができるようになる。
【０００８】
また、本発明の海洋支柱構造物において、前記下部支柱の外周面に海藻の種子又は苗、或いは、海藻の種子及び苗を取り付けた場合には、藻場としての役割をも果たすことができるようになる。
【０００９】
また、本発明の海洋支柱構造物において、前記傘状付加物の周方向断面を三角形とした場合には、越波による海水の流入を促進できるので、支柱内に取り込む水量を増大させることができる。
【００１０】
この場合、周方向断面が三角形の傘状付加物の傾斜角は特に限定されないが、遡上による海水の流入をも考慮する場合は、波の最大傾斜角をθmax、傘状付加物の傾斜角をφとすると、θmax≧φとなるように傘状付加物の傾斜角を決定することが望ましい。
【００１１】
また、前記傘状の付加物を、形状が異なる周方向断面を有する第１傘状部と第２傘状部を上下に配置し、第１傘状部は周方向半断面が長方形を斜めに切断した不等辺四辺形、第２傘状部は周方向半断面が三角形となし、前記第１傘状部の高さを、所定地点での波高以下にし、また、前記第２傘状部の傾斜角を、所定地点での波の傾斜角度以下にしたものであっても良い。この場合は、波浪を第１傘状部には当てずに、第２傘状部の斜面に乗せながら遡上させることができるようになる。
【００１２】
また、本発明の海洋支柱構造物において、前記傘状付加物の外表面上に、円周方向に所定間隔を存して複数個の隔壁を設けた場合は、海水が隔壁間を整流しながら遡上するので、支柱内に取り込む水量を増大させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、港湾用浮揚構造物の脚として備えさせる管状の支柱の構成を上述のようにすることで、潮位に対して常に一定の高さ位置にある傘状付加物を波が越波もしくは遡上して、不連続部に形成した開口部から下部支柱内に海水が流入し、排水口から流出するので、海水が鉛直循環して海底付近の貧酸素化を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための各種の形態と共に最良の形態を、添付図面を用いて詳細に説明する。
本発明は、荷役の積み下ろしや乗客の昇降に使用する港湾用浮揚構造物、例えば図１に示すような桟橋Ａの脚として備えさせる管状の支柱１に関する発明である。
【００１５】
つまり、本発明では、前記管状の支柱１を、例えば図２に示したように、両端側に配置する上部支柱２及び下部支柱３と、これら両支柱２，３間に配置した不連続部４と、前記下部支柱３の上部壁面外周部に取り付けた傘状の付加物５とで構成している。
【００１６】
そして、前記不連続部４は、例えば図３に示すように、下部支柱３内に海水を流入可能な開口部を形成すべく横断面が十字形状となされ、その一方端部を上部支柱２の内部に、他方端部を下部支柱３の内部に嵌め合わせて、溶接固定している。
【００１７】
支柱１全体の曲げや圧縮に対する強さを考えると、上部支柱２や下部支柱３の円柱の部分よりも、十字形状の不連続部４のほうが弱いので、不連続部４の厚みは、上部支柱２や下部支柱３の厚みよりも厚くしておくのが望ましい。
【００１８】
また、上部支柱２や下部支柱３の内部に挿入する不連続部４の長さＬ2は、構造の規模に応じて決定する。また、上部支柱２と下部支柱３の間の不連続部４の長さＬ1は、施工する段階で現地の潮位状況を考慮して決定する。
【００１９】
前記下部支柱３の下部壁面には、周方向に所定間隔を存して例えば４個の排出口３ａが設けられているが、その下端部は、図１に示すように、海底に埋め込まれるので、前記排出口３ａが設けられる位置は、下部支柱３の海底Ｇより少し上方である。
【００２０】
前記傘状付加物５は、例えば図４に示したように、傘状の頂点部分を切り取った後の形状をした傘状板面５ａと、傘状板面５ａの小円側の縁５ａａに一方の縁５ｂａを固定した管状板面５ｂと、これら両板面５ａ，５ｂの間にあって、周方向の間隔を存して複数個取り付けられた三角リブ５ｃとで、周方向断面が三角形となるように構成されている。
【００２１】
また、傘状付加物５における下部支柱３の上部壁面外周部と相対する内周面には、例えば図４に示すように転動部５ｄが設けられ、前記構成とによって、図５に示すように自身の浮力によって潮位に応じた上下移動が可能なようにしている。
【００２２】
このような構成の本発明の支柱１では、海面に浮遊している傘状の付加物５に到来した波は、海面Ｓが傘状付加物５よりも上である場合は乗り越えて越波となって、また、海面Ｓが傘状付加物５の傘状板面５ａと同じ高さである場合は遡上した流れとなって、上部支柱２と下部支柱３間の開口部から下部支柱３内に流入する。
【００２３】
下部支柱３内に流入した海水は、海面Ｓと下部支柱３内の水位との水頭差によって鉛直下方に流れ、下部支柱３の下部に設けた排出口３ａから海底付近に放出される。
このような動作が繰り返されることで、海水が鉛直に循環し、海底付近の海水の貧酸素化が防止される。
【００２４】
本発明の支柱１を採用することで、前述のように海底付近の海水の貧酸素化が防止されるが、海水が汚濁または貧酸素化しやすい港湾側の海底に設置する支柱１には、図６に示したように、下部支柱３の内部に礫６を充填することで、溶存酸素を含んだ浄化水が海底Ｇに排出され、より海水を浄化できる。この場合、海水の下方への流れを制限しないように、十分に粒径の大きい礫６を採用することが望ましい。
【００２５】
また、水質浄化や酸素生産のために、図７に示したように、海藻の種子や苗などの海藻が着生し易い材料７を下部支柱３の外周面に被覆し藻場としての役割を備えさせても良い。海藻の種子や苗などの海藻が着生し易い材料７としては、海藻の種子を埋め込んだシートや、海藻の苗を植え付けた縄などが考えられる。
【００２６】
ところで、越波による海水の流入は、海面Ｓが傘状付加物５の高さ以上になった場合に起こるのに対し、遡上による海水の流入の場合は、傘状板面５ａに波が乗っても、波の傾斜角θmaxが傘状板面５ａの傾斜角φよりも小さければ遡上できない。従って、θmax≧φとなるように傘状付加物５（傘状板面５ａ）の傾斜角φを決定することが望ましいことは先に説明した通りである。
【００２７】
この波の傾斜角θmaxは、例えば次のようにして求める。
式Ｌ／Ｔ＝（（ｇＬ／２π）tanh（２πｈ／Ｌ））1／2に、ｇ（重力加速度）及びｈ（水深）を代入すると共に、Ｔ（周期）には対象とする港湾で卓越して観測される有義波周期Ｔ1／3を代入して、未知量Ｌ（波長）を求める。
【００２８】
次に、前記式で求めたＬと、対象とする港湾で卓越して観測される有義波高Ｈ1／3を、θmax＝（２π／Ｌ）・（Ｈ／２）に代入すれば良い。
ちなみに、夏期の大阪湾を対象とし、有義波高Ｈ1／3を０．４m、有義波周期Ｔ1／3を４Hz、水深ｈを１０mとすると、波の傾斜角θmaxは３．６度となる。
【００２９】
このようにして求めた波の傾斜角θmax、すなわち傘状付加物５（傘状板面５ａ）の傾斜角φが小さい場合には、傘状付加物５を、図８に示すような形状として、波が傘状付加物５の下に入り込まないようすることが望ましい。
【００３０】
図８に示した傘状付加物５は、形状が異なる周方向断面を有する第１傘状部５ｅと第２傘状部５ｆを上下に配置し、第１傘状部５ｅは周方向半断面が長方形を斜めに切断した不等辺四辺形、第２傘状部５ｆは周方向半断面が三角形となるようにし、第１傘状部５ｅの高さｈ1を、所定地点での波高以下にし、また、第２傘状部５ｆの傾斜角φを、所定地点での波の傾斜角度以下にしたものである。
【００３１】
なお、第１傘状部５ｅの高さｈ1を所定地点での波高以下にしたのは、波高より高くすると、第２傘状部５ｆの傾斜面に波が乗れず、第１傘状部５ｅの傾斜面に衝突してしまうからである。また、第２傘状部５ｆの傾斜角φを、所定地点での波の傾斜角度以下にするのは、前述と同じ理由である。
【００３２】
以上の例では、傘状付加物５の外表面には突起を設けていないが、突起がない場合、傘状付加物５の外表面を海水が遡上する時、水流が分散し易いという問題がある。
従って、この問題を解決するためには、図９に示したように、傘状付加物５の円周方向に所定間隔を存して複数個の隔壁８を設ければ良い。このように隔壁８を設けた場合は、海水が隔壁８間を整流しながら遡上するので、支柱１内に取り込む水量が増大する。
【００３３】
本発明は、前述の例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範囲内において、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。
【００３４】
例えば、傘状付加物５は、上述の例では平面視円形をしているが、図１０に示したように、平面視６角形のような多角形としても良い。また、図１１に示したような平面視扇型や図１２に示したような図１０と図１２を組合わせた形状としても良い。但し、この場合は、傘状付加物５を設けない、図１１の紙面右側部分は、開口部を設ける必要がないので、上部支柱２と下部支柱３の間の不連続部４は鋼板で覆っておく。
【００３５】
また、図１では、支柱全てに本発明の支柱１を採用したものを示しているが、必要な箇所の支柱のみに本発明の支柱１を採用しても良い。また、全ての支柱に本発明の支柱１を採用する場合でも、図１３のように傘状付加物５の設置位置を、満潮ライン、干潮ライン、中間ラインに分けて設置し、潮位によらず何れかの支柱１が海水交換できるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】桟橋の脚として備えさせる管状の支柱に本発明の支柱を適用した例を示す図である。
【図２】本発明の支柱構造を説明する図である。
【図３】上部支柱、下部支柱と不連続部の取り合いを説明する図である。
【図４】傘状付加物における下部支柱の上部壁面外周部と相対する内周面を説明する図で、（ａ）は全体図、（ｂ）は要部拡大図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は、傘状付加物が自身の浮力によって潮位に応じた上下移動しているのを説明する図である。
【図６】下部支柱の内部に礫を充填した例を説明する図である。
【図７】海藻の種子や苗などの海藻が着生し易い材料を下部支柱の外周面に被覆した例を説明する図である。
【図８】傘状付加物の他の例を説明する図である。
【図９】傘状付加物の傾斜面に設ける隔壁を説明する図である。
【図１０】傘状付加物が６角形状の場合の図で、（ａ）は平面から見た図、（ｂ）は断面図である。
【図１１】傘状付加物が扇型の場合の図で、（ａ）は平面から見た図、（ｂ）は断面図である。
【図１２】傘状付加物が多角形と扇型を組合わせた形状の場合の図で、（ａ）は平面から見た図、（ｂ）は断面図である。
【図１３】傘状付加物の設置位置の他の例を説明する図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    支柱
２    上部支柱
３    下部支柱
４    不連続部
５    傘状付加物
５ｅ    第１傘状部
５ｆ    第２傘状部
５ｄ    転動部
６    礫
７    海藻が着生し易い材料
８    隔壁
【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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