(57)【要約】【課題】減風機能及び発電機能を有する防雪板ユニットを提供する。【解決手段】矩形のフレームを設けるとともに、該フレーム適所に発電機と軸支持体を取り付け、該発電機と軸支持体間に回転軸を回転可能に位置させ、適宜支持部材にて回転軸に一対のブレードを取り付けることにより、風力にて回転する前記ブレードの回転にて発電するよう構成したことを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形のフレームを設けるとともに、該フレーム適所に防雪板と発電機と軸支持体を取り付け、該発電機と軸支持体間に回転軸を回転可能に位置させ、適宜支持部材にて回転軸にブレードを取り付けることにより、風力にて回転する前記ブレードの回転にて減風効果を持たせ、発電するよう構成したことを特徴とする減風及び風力発電機能付き防雪板ユニット。
【請求項２】
１個の矩形フレーム内に、ブレードと発電機を備えた発電装置部を各々単独に回転可能に２セット設けてなる請求項１記載の減風及び風力発電機能付き防雪板ユニット。
【請求項３】
矩形フレーム長手方向距離を、防雪柵の主柱間距離としてなる請求項１または２記載の減風及び風力発電機能付き防雪板ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、防雪柵に組み込んで用いる減風及び風力発電機能付き防雪板ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】従来より種々の風力発電装置が利用されているが、本発明にて示すように、防雪柵に組み込むユニット方式のものは見当たらない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３７１１４７０号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】独立行政法人土木研究所  寒地土木研究所道路吹雪対策マニュアル（平成２３年改訂版、平成２３年３月発行）［Ｐ３−２−１０〜１１］
【０００５】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  風力発電は近年、その普及が進展しており、全国各地に設置されてきた。一般的には、大きな三枚羽根プロペラとしてのブレードにて塔上の水平軸を回し、増速回転にて軸に接続されている発電機を回転させて発電する方式が多用されている。また、小型の風力発電としては、サポニウス型、ジャイロミル型、ダリウス型などが利用されている。
一方、降雪地域では冬季降雪による積雪対策が必要で、特に道路面への積雪や通行車両ドライバーの視程障害対策として、防雪柵が多用されている。吹雪などのときには飛雪が大きな視程障害となるために、道路の風上側に立設されるのがこの防雪柵であり、通常は地上に所定間隔にて鉛直立設される柱体間に防雪板を連設して形成される。
風力発電と防雪柵は、その目的と構造の違いのために、別物品・別装置として無関係に用いられているのが現状であるが、本発明はこの双方の装置を一体化することにて、防雪柵機能に発電機能を付加するためのユニットを提供するものであって、汎用性を持たせ、より多機能な装置を得るべく発創したものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  課題を解決する手段として本発明は以下の構成とした。すなわち、矩形のフレームを設けるとともに、該フレーム適所に防雪板と発電機と軸支持体を取り付け、防雪板は効率的に発電させるための集風ダクトの機能を持ち、該発電機と軸支持体間に回転軸を回転可能に位置させ、適宜支持部材にて回転軸にブレードを取り付けることにより、風力にて回転する前記ブレードの回転にて減風及び発電するよう構成する。本発明は以上の構成よりなる防雪柵用の減風及び風力発電機能付き防雪板ユニットである。
【発明の効果】
【０００８】  本発明によれば、所定サイズのフレーム内に発電機とブレードを備えた減風及び発電装置部を有しており、また該フレームのサイズは防雪柵の主柱間距離と同一もしくは近似となっているために、既設もしくは新設の防雪柵に装備して、減風機能と発電機能の双方を有する有用なる装置とするためのユニットを提供することができる。また、発電した電力は、発光素子を用いてのドライバーの視線誘導や積雪の融雪など種々に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】  本発明の平面図
【図２】  本発明の正面図
【図３】  本発明の右側面図
【図４】  本発明の斜視図
【図５】  従来の忍び返し、誘導板付吹止式防雪柵の斜視図
【図６】  従来の忍び返し、誘導板付吹止式防雪柵の左側面図
【図７】  忍び返し、誘導板付吹止式防雪柵の風雪の流れの模式図
【図８】  本発明の実施例１の防雪柵の立込時を道路側から見た斜視図
【図９】  本発明の実施例１の防雪柵の収納時を道路側から見た斜視図
【図１０】  従来の忍び返し、誘導板付吹止式防雪柵の風速分布の流体数値シミュレーション図
【図１１】  本発明の実施例１の風速分布の流体数値シミュレーション図
【図１２】  本発明の実施例２を風上側から見た斜視図
【図１３】  本発明の実施例２を風下側から見た斜視図
【図１４】  高盛土における従来の忍び返し付き吹止式防雪柵とこれに本発明を取付けた時の流体数値シミュレーションの速度分布測定位置
【図１５】  吹き止め柵の概略構造の説明図
【図１６】  吹き止め柵の防雪機構の説明図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】  以下、本発明の実施形態について説明する。
図１、２において、１は減風及び風力発電機能付き防雪板ユニットである。２は横フレームで、鉄製アングル材（側面視Ｌ形）により形成される所定長の部材である。３は縦フレームで、同じくアングル材にて横フレーム間においてその両端近傍に固着される所定長の部材である。４は中央縦フレームで、前記の縦フレームと同様部材であって、横フレーム中央に２個が背中合わせに設けられる部材である。  ５は発電機で適宜支持部材にて縦フレームに取り付けられる。  ６は軸支持体で、ベアリングを内蔵した市販品である。７は回転軸で、その一端は前記の発電機に他端は軸支持体に挿入保持される。８はブレードでアルミ合金製にて押出加工にて形成される。【００１１】  ９はブレード支持部材である。このブレード支持部材は所定幅の金属製であって、その両端は膨大幅広形に形成されるとともに、前記のブレード断面外形と同形の孔が穿設され、中央には回転軸と同形の孔が穿設される。
回転軸にはこれらブレード支持部材が適宜支持部材にて固定される。ブレードは、ブレード支持部材を介して回転軸に、点対称位置として各々固定される。このブレードと発電機他を含む各要素は図４のごとく、フレーム内に設けられる。
防雪板横１０、防雪板縦１１、防雪板中１２は風整流のためにフレームに固定される鋼板製の防雪板であり、ブレードへ効率よく風を導入させるためのダクトとして機能する。
既述の発電機、回転軸、ブレード、ブレード支持部材にて発電装置部１３が構成され、この発電装置部、各フレーム、各防雪板にて本発明である防雪板ユニットが構成される。なお、横フレーム適所には、防雪柵への取り付けのために長穴１４が穿設されている。【００１２】  本形態においては、図４のごとく、矩形フレーム内に２組の発電装置部を有して、各々独立的に回転と発電が可能となっている。【００１３】  ブレードは本形態においては４枚対称形に設けたが、３枚等配その他の数として設けてもよく、形状も本事例には限定されない。  また、一つのフレームに２組の発電装置部を組み込んだ構成例としたが、１組でも、さらに多くの組をフレームに組み込んでもよい。【００１４】  フレーム長は防雪柵の主柱間距離と近似もしくは同一とすることにて、既設新設問わず、あらゆる防雪柵への取り付けを可能とすることができる。【００１５】  以上の形態により、ブレードを回転させることにて吹き付ける風のエネルギーを吸収して、通過風速を緩和する減風効果、及び発電効果を有することが出来る。
【実施例１】
【００１６】  以下、第１の実施例について説明するが、その前に吹き止め柵について簡単に説明する。【００１７】  吹き止め柵とは非特許文献１に示されているが、風上側に雪を多く捕捉しかつ風上の防雪容量を大きくするために、柵の空隙率を小さく柵高を大きく、更に下部間隙をゼロにした構造の防雪柵である。吹止柵は風上側に飛雪を堆積させる特徴があり、その分、風下側の吹きだまり雪丘は小さくなる。道路敷地に設置できることから道路上の防風効果も期待できる。  吹き止め柵は防雪と防風効果が相乗的に働き、高い視程障害緩和効果を持つ。
（図１５、図１６参照）【００１８】  さらには吹き止め柵の一種として、特許文献１の忍び返し、誘導板付吹止式防雪柵がある。図５はこの斜視図で図６は左側面図である。忍び返し、誘導板付吹止式防雪柵は主柱が上部主柱１０１と下部主柱１０２から構成され、主柱ヒンジ部１０３にて接続されている。さらに主柱の機能としての構成要素として直立部２０１、忍び返し部２０２、誘導板部２０３の要素から構成されており、直立部の上に斜めに傾けた忍び返し部と誘導板部を設けている。直立部には空隙の無い鋼板製の無孔板１０４を配設する。忍び返し部と誘導板部には微細な孔を開けた空隙率約３０％有孔板１０５を配置することで、誘導板部の上端部の早い風雪の流れによって出来る剥離渦と有孔板からすり抜ける風雪をぶつけ、風の速度を弱めて上端の速い流れに吸い寄せて、柵の風下側の雪の堆積量を低減させることができることが特長である。【００１９】  主柱の間隔は吹き止め柵の種類を問わず通常、約４ｍで立設されている。
以上が吹き止め柵の説明である。【００２０】  さて、忍び返し、誘導板付吹止式防雪柵の課題として、空隙率３０％の有孔板で減風している忍び返し部を通過する風速がまだ強いため誘導板部に誘導しきれない流れが発生し、風雪が風下側の下部に垂れ下がってしまうことがある。この状況を模式図として図７に示す。【００２１】  そこで忍び返し部に配設されている有孔板の代わりに図８に示すように減風及び風力発電機能付き防雪板ユニットに置き換えることとした。【００２２】  この効果を確認するため、忍び返し、誘導板付吹止式防雪柵の３次元モデルにおいて、忍び返し部に従来の有孔板を配設した状態と、有孔板を減風及び風力発電機能付き防雪板ユニットに置き換えた状態について、表１の解析条件下において流体数値シミュレーションを実施し比較を行った。【００２３】
【表１】
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【００２４】  流体数値シミュレーションから得られた風速等値線図の有孔板（空隙率３０％）の結果を図１０、減風及び風力発電機能付き防雪板ユニットの結果を図１１に示す。また、各点の風速値を表２に示す。
図１０の結果から、忍び返し部を通過した風の流れは約４５°上方に流れていることが判る。また表２の結果から、忍び返し部の有孔板を通過した直後の風速は風上側の風速の約３０％となっている。
一方、図１１の結果から、忍び返し部を通過した風の流れが急激に減風され上方９０°を向いていることが判る。また表２の結果から、忍び返し部の有孔板を通過した直後の風速は風上側の風速の約１０％となっている。【００２５】
【表２】
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【００２６】  以上の結果から、忍び返し部に配設した減風及び風力発電機能付き防雪板ユニットの減風効果が従来の有孔板よりも高く、風下側の下部への風雪の垂れ下がりを改善出来ることが確認出来た。【００２７】  減風及び風力発電機能付き防雪板ユニットにより発電された電力については、図８に示す視線誘導機器３０１等に通電させ、冬期間の道路交通安全のさらなる向上に使用することが可能である。【００２８】  また、夏季は吹き止め柵が不要のため、図９のように折りたたんで収納することがある。折りたたみ手順はまず無孔板と有孔板と減風及び風力発電機能付き防雪板ユニットを上部主柱から取外し、無孔板と有効板は下部主柱に設けられている収納部に収納する。その後、主柱ヒンジ部から上部主柱を折りたたむことにより主柱を収納する。  そして減風及び風力発電機能付き防雪板ユニットを下部主柱に予め設けてある設置部に配設することにより、夏季においても道路への減風効果や発電効果を得ることが可能である。  このように本発明は冬季、夏季を通して、道路交通安全の向上を可能とするものである。
【実施例２】
【００２９】  次に、第２の実施例について説明する。
吹き止め柵は高盛土や渓谷地のような、風下の下方から斜面を吹き上げる風雪のある条件下ではその効果が発揮できないという課題がある。【００３０】  そこで図１２、１３に示すように、吹き止め柵の風上側に減風及び風力発電機能付き防雪板ユニットを配設することにより、風下側の風雪の吹き上げを抑制させる。このことにより吹き止め柵の効果を向上させることが可能である。【００３１】  この効果を示すため、忍び返し付吹止式防雪柵の３次元モデルにおいて、柵の風下側に減風及び風力発電機能付き防雪板ユニットを配設した状態と、配設していない状態を表３の解析条件下において流体数値シミュレーションを実施し比較を行った。【００３２】
【表３】
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【００３３】  流体数値シミュレーションのモデル及び速度測定箇所を図１４に、測定値を表４に示す。この結果から、柵の風下に減風及び風力発電機能付き防雪板ユニットを配設した条件の方が無い条件に対して平均風速で約７９％となり、吹き上げの抑制による防雪効果向上の効果が確認できた。【００３４】
【表４】
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【００３５】  なお、本発明は前述の実施例により何ら限定されるものではない。【００３６】  以上、本発明について記したが、既述のごとく、本発明の利用によって減風効果による防雪効果の向上と発電の双方の機能を、既設・新設を問わずあらゆる防雪柵に付加することが可能である。従来からの風力発電機構は、３枚の大きなブレードを高い塔上に設置するものであって、その設置費用も大きく、また設置場所の選定にも留意しなければならない。これに対し本発明は、道路沿いに多数連設されている防雪柵を発電に用いることができ、また、１基あたりの発電量は大きくはないもののその設置数量を任意に選択することができるので、手軽に適量の発電量を得ることができ、設置のための新たな設備を必要としないなど、数々の利点を有して、環境的にも意義のある装置とすることができる。
なお、発電した電力は、発光素子を用いたドライバーの視線誘導、電気ロードヒーターを用いての融雪など種々に利用することができる。
以上のごとく、本発明によって有用なる減風及び風力発電機能付き防雪板ユニットを提供することが出来る。
【符号の説明】
【００３７】１  減風及び風力発電機能付き防雪板ユニット
２  横フレーム
３  縦フレーム
４  中央縦フレーム
５  発電機
６  軸支持体
７  回転軸
８  ブレード
９  ブレード支持部材
１０  横防雪板
１１  縦防雪板
１２  中防雪板
１３  発電装置部
１４  長穴
１０１  上部主柱
１０２  下部主柱
１０３  主柱ヒンジ部
１０４  無孔板
１０５  有孔板
２０１  直立部
２０２  忍び返し部
２０３  誘導板部
３０１  視線誘導機器
【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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【図１５】
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【図１６】
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