(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既存電波塔の既存アンテナ直下の水平断面部位に支持され且つ該既存電波塔から所定間隙を隔てて該水平断面部位を囲む仮想環状線に沿って配設されたアンテナ取付部材、前記既存アンテナに対応させて前記取付部材へ外向きに取り付けた代替アンテナ、前記既存アンテナの前記代替アンテナへの切替後に前記所定間隙を貫いて前記電波塔より高く構築した新規塔状構造物、及び前記塔状構造物上の前記既存アンテナより高い部位に取り付けた新規アンテナを備えてなる既存電波塔の機能向上用構造。
【請求項２】
請求項１の構造において、前記アンテナ取付部材に前記既存アンテナ直下の水平断面部位から前記仮想環状線まで相互に周方向間隙を隔てて張り出した複数の支持腕部材を含め、前記代替アンテナを前記腕部材の先端に取り付け、前記新規塔状構造物を前記周方向間隙に通してなる既存電波塔の機能向上用構造。
【請求項３】
請求項２の構造において、前記アンテナ取付部材に前記仮想環状線へ内接する環状部材を含め、前記代替アンテナを前記環状部材上に取り付け、前記新規塔状構造物を前記既存電波塔と前記環状部材と前記複数の腕部材との間の間隙に通してなる既存電波塔の機能向上用構造。
【請求項４】
既存電波塔の既存アンテナ直下の水平断面部位を所定間隙で囲む仮想環状線に沿って該水平断面部位に支持したアンテナ取付部材を配設し、前記取付部材へ外向きに前記既存アンテナに対応する代替アンテナを取り付け、前記既存アンテナの前記代替アンテナへの切替後に前記所定間隙を貫いて前記既存電波塔より高い新規塔状構造物を構築し、前記塔状構造物上の前記既存アンテナより高い部位に新規アンテナを取り付けてなる既存電波塔の機能向上工法。
【請求項５】
請求項４の工法において、前記既存電波塔と前記アンテナ取付部材との間に吊り上げ装置を張設し、前記塔状構造物及び／又は前記新規アンテナを前記吊り上げ装置により前記所定間隙経由で吊り上げてなる既存電波塔の機能向上工法。
【請求項６】
請求項４又は５の工法において、前記新規塔状構造物の構築後に前記アンテナ取付部材を前記電波塔から前記塔状構造物へ支持替えし、前記新規塔状構造物の内側において前記電波塔を撤去してなる既存電波塔の機能向上工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は既存電波塔の機能向上用構造及び機能向上工法に関し、とくに運用中の既存電波塔の通信機能を向上する構造及び工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２（Ａ）は、テレビジョン・ラジオの放送電波送出や各種業務用電波の送受のために使われる既存の電波塔の一例を示す。同図の電波塔２は、地盤Ｇに広げて固定した脚部３から空高く立上がり、頂部に送信及び／又は受信アンテナ（以下、既存アンテナということがある。）１を有し、電波を所期方向に遠くまで送り出すと共に電波信号を受信する。
【０００３】
放送事業では事業の拡大が急速に進み、また無線通信の分野では新技術が次々と開発され、電波塔に搭載されるアンテナに求められる通信能力が増大している。最近では従来のアナログ信号放送に加えてデジタル信号の放送も実用化の段階に達しており、電波塔の電波発信能力の向上が各種業界から強く要望されている。
【０００４】
他方、既存の電波塔は主としてテレビジョン放送が本格化した昭和３０年代前半に各地に建設されており、すでに竣工後４０年余を経過して構造体、施設の老朽化が進んでいるので、既存電波塔の嵩上げによる電波発信能力の向上には限界がある。又、デジタル信号放送用アンテナ等の追加アンテナを増設するためのスペースを確保すると同時に信号の到達範囲拡大のためには、高い位置にアンテナが設置できるような新規の高い電波塔の建設が必要である。
【０００５】
図６（Ｂ）は、既存電波塔31から距離Xm隔てた地点に新規の電波塔34を建設して電波発信能力の向上を図る一案を示す。しかし、既存電波塔31にはその発信位置を原点として高層建築物等に起因する反射、遮蔽障害を解消するための各種電波障害対策が施されており、これらの電波障害対策は高層建築物が集中する大都市部のいわば社会的資産ともなっている。既存電波塔31から数十km隔てた地点に新規電波塔34を建設して電波を発信する場合は、これらの電波障害対策が利用できないだけなく、新規電波塔34に対し追加的に大規模な電波障害対策が必要となる問題点がある。
【０００６】
また、図６（Ｂ）において新規電波塔34と既存電波塔31との距離Xmが数百ｍと近接している場合であっても、両電波塔31、34はそれぞれ大型構造物の反射体となり、両電波塔31、34の送信アンテナから出される電波に電波障害が発生する問題点がある。テレビ電波は周波数が比較的高く、光に類似した性質をもつ。電波塔31に近接した他方の電波塔34を光源の後ろに置いた鏡に例えれば、鏡によって光源が二つに見えるように、一方の電波塔31から放射された直接波と他方の電波塔34で反射された反射波とにより、２つの同じ放送電波が少しの時間遅れで放射されることになり、実質的に電波の届く全域でゴースト障害（テレビ画像が二、三重になる障害）が発生するおそれがある。
【０００７】
既存電波塔31について施された電波障害対策が利用できる新規電波塔34の構造の一つとして、本出願人は、図６（Ａ）に簡略化して示すように、既存電波塔31の外側にいわば外接させて新規電波塔34を構築する工法を開発し、「既存電波タワーの通信能力を向上させる構造及び工法」として特願平10-350526号に開示した。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、放送事業では、視聴者の生活パターンの多様化への対応、震災その他の自然災害及び不慮の人為災害に対する危機管理、公共情報の迅速・確実な伝達等のため、深夜から早朝にかけての休止時間を除き放送を常時続けることが求められている。
【０００９】
このため、図６（Ａ）の構造においても、既存電波塔31の運用中に外接する新規電波塔34を構築する必要があり、少なくとも工事中に電波障害が発生する問題点がある。図６（Ａ）のａ−ａ断面の詳細に示すように、既存電波塔31に外接する新規電波塔34の脚部35A、35B、35C、35Dなどが、既存電波塔31のアンテナ保持柱32上の送信アンテナ33（図２（Ａ）の送信アンテナ１に相当。）からの直接波Wdの一部を反射波Wrとして反射するからである。また、工事中に、新規電波塔34の構築に用いるクレーン等が送信アンテナ33からの直接波Wdの一部を反射波Wrとして反射するおそれもある。このため、工事中においても既存電波塔の電波送受機能の障害とならない新規電波塔の建設技術の開発が求められている。
【００１０】
そこで本発明の目的は、運用中の既存電波塔の通信機能を電波障害の発生なしに向上させる構造及び工法を提供するにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、既存電波塔から間隙を隔てた電波塔の周りの仮想環状線に沿って適当に配設した外向きのアンテナ群へ適当に給電することにより、既存電波塔の側面に配置したアンテナ群の場合と同様の特性の放射電波を得ることが可能であることに着目した。仮想環状線に沿って配設した外向きのアンテナ群の内側には反射板によりアンテナからの直接波が到来しないので、アンテナ群と既存電波塔との間隙を反射波の発生が避けられる空間とすることができる。その間隙を貫いて新規電波塔を構築すれば、電波障害の発生を避けつつ新規電波塔へのアンテナの追加による既存電波塔の機能向上が可能となる。
【００１２】
図１の実施例を参照するに、本発明の既存電波塔の機能向上用構造は、既存電波塔２（図２（Ａ）参照）の既存アンテナ１直下の水平断面部位に支持され且つ該既存電波塔２から所定間隙20を隔てて該水平断面部位を囲む仮想環状線16（図５参照）に沿って配設されたアンテナ取付部材17、既存アンテナ１に対応させてアンテナ取付部材17へ外向きに取り付けた代替アンテナ10、既存アンテナ１の代替アンテナ10への切替後に所定間隙20を貫いて既存電波塔２より高く構築した新規塔状構造物12、及び塔状構造物12上の既存アンテナ１より高い部位に取り付けた新規アンテナ11を備えてなるものである。
【００１３】
好ましくは、アンテナ取付部材17に既存アンテナ１直下の水平断面部位から仮想環状線16まで相互に周方向間隙を隔てて張り出した複数の支持腕部材19と仮想環状線16に内接する環状部材18とを含め、代替アンテナ10を環状部材18上に取り付け、新規塔状構造物12を既存電波塔２と環状部材18と複数の腕部材19との間の間隙20に通して構築する。
【００１４】
また図１及び図３を参照するに、本発明の既存電波塔の機能向上工法は、既存電波塔２の既存アンテナ１直下の水平断面部位を所定間隙20で囲む仮想環状線16に沿って該水平断面部位に支持したアンテナ取付部材17を配設し、アンテナ取付部材17へ外向きに既存アンテナ１に対応する代替アンテナ10を取り付け、既存アンテナ１の代替アンテナ10への切替後に所定間隙20を貫いて既存電波塔２より高い新規塔状構造物12を構築し、塔状構造物12上の既存アンテナ１より高い部位に新規アンテナ11を取り付けてなるものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）は図２（Ａ）に示す既存電波塔２の通信機能を向上する構造の一例の側面図を示し、図１（Ｂ）は線Ｂ−Ｂにおける水平断面図を示す。図示例では、本発明の構造と区別するため、既存電波塔２の脚部３を点線で表している。以下、図１の実施例に基づいて本発明を説明するが、本発明が適用可能な既存電波塔２の構造は図２（Ａ）に限定されず、後述する少なくとも一組のアンテナ取付部材17及び代替アンテナ10を保持できる構造的強度を有する既存電波塔２であれば本発明の適用が可能である。
【００１６】
アンテナ取付部材17は、既存電波塔２の既存アンテナ１直下の水平断面部位（以下、直下部位ということがある）に支持して、所定間隙20を隔てて既存アンテナ１の直下部位を囲む仮想環状線16に沿って配設したものである。アンテナ取付部材17を仮想環状線16に沿って配設することにより、仮想環状線16に沿った代替アンテナ10の配置を可能とする。仮想環状線16に沿って適当に配置した所要特性・構造・数量の代替アンテナ10により、既存電波塔２の側面に取り付けた既存アンテナ１と同様の特性の電波放射を得ることができる。
【００１７】
図１（Ｂ）では、既存電波塔２の直交４方位の側面に取り付けた既存アンテナ1a、1b、1c、1dに対応して、アンテナ取付部材17に４個の代替アンテナ10a、10b、10c、10dを取り付けている。同図の符号７は既存電波塔２の水平断面を示す。ただし既存アンテナ１及び代替アンテナ10のアンテナ構成は図示例に限定されない。既存アンテナ１と同様の特性の電波放射が得られる代替アンテナ10のアンテナ構成、例えば所要特性・構造・数量、配置間隔・向き、給電方法等は、従来技術に基づき適宜選択できる。
【００１８】
図示例のアンテナ取付部材17は、既存電波塔２の既存アンテナ１の直下部位から仮想環状線16まで相互に周方向間隙を隔てて張り出した複数の支持腕部材19を有し、支持腕部材19により既存電波塔２から所定間隙20だけ隔てて支持されている。ただし、アンテナ取付部材17の支持方法は既存電波塔２との間に後述する塔状構造物12が貫通可能な所定間隙20を確保できれば足り、腕部材19による支持に限定されない。望ましくは、所定間隙20の大きさを、塔状構造物12が既存電波塔２と干渉することなく貫通できる範囲内において、アンテナ構成上最小限の大きさとする。
【００１９】
また図示例では、仮想環状線16に内接するリング状の環状部材18をアンテナ取付部材17に設け、環状部材18上に適宜間隔で代替アンテナ10を配置している。ただし、アンテナ取付部材17は代替アンテナ10を仮想環状線16に沿って配置できる構造であれば足り、リング状の環状部材18を有するものに限定されない。例えば図５（Ａ）に示すように、アンテナ取付部材17を既存電波塔２から仮想環状線16まで張り出した複数の支持腕部材19のみからなる構造とし、各腕部材19の先端に代替アンテナ10を取り付けて配置することができる。また同図（Ｂ）に示すように、仮想環状線16に内接する矩形の環状部材18をアンテナ取付部材17に設け、環状部材18と仮想環状線16との接点に代替アンテナ10を配置してもよい。同図の環状部材18の形状を、代替アンテナ10のアンテナ構成に応じて矩形以外とすることが可能である。
【００２０】
アンテナ取付部材17は、既存アンテナ１からの放射電波に対する電波障害が避けられる既存アンテナ１の直下部位を選択して配設することができる。放射電波の一部がアンテナ取付部材17に反射された場合でも、上向きに反射する電波は既存アンテナ１の所期方向へは伝播しないので、電波障害の原因にならないと考えられる。電波障害の発生を防止するため、必要に応じて、アンテナ取付部材17に電波吸収材や電波反射材を取り付けてもよい。
【００２１】
アンテナ取付部材17へ代替アンテナ10を取り付けたのち、給電ケーブル５（図３参照）を既存アンテナ１から代替アンテナ10へ接続替えすることにより、代替アンテナ10の指向性等の特性を調整する。代替アンテナ10により既存アンテナ１と同様の特性の電波放射が得られることを確認したのち、既存アンテナ１を代替アンテナ10へ切り替える。給電ケーブル５の接続替え及びアンテナの切り替えは、通常の放送休止時間中（例えば夜間）に行なうことができる。
【００２２】
新規塔状構造物12は、アンテナの切替作業の完了後、アンテナ取付部材17と既存電波塔２との間の所定間隙20を貫いて構築する。図示例の塔状構造物12は、基礎部13より立ち上げた４本の柱体14a、14b、14c、14dを有し、各柱体14a、14b、14c、14dを既存電波塔２と環状部材18と複数の腕部材19との間の間隙20にいわば輪潜り式に通して既存電波塔２の上方まで延伸させている。柱体14a、14b、14c、14dの既存電波塔２と干渉しない部位に、柱体14相互間を繋ぐ横部材（図示せず）を適宜設置することができる。ただし、例えば図５に示すように塔状構造物12の構造は所定間隙20の大きさ、数等に応じて適宜選択可能であり、図示例に限定されない。
【００２３】
アンテナ取付部材17と既存電波塔２との間の所定間隙20には代替アンテナ10からの電波が到来しないので、塔状構造物12の構築に際して電波障害の発生が避けられる。すなわち、代替アンテナ10による電波送受機能を完全に維持しつつ新規の塔状構造物12を施工できる。例えば所定間隙20内に設けたホイストクレーン25（図４（Ｂ）参照）により鉄骨その他の部材を吊り上げて塔状構造物12を構築する。柱体14を中空構造とし、その中に部材や作業員の通路を設けてもよい。好ましくは、塔状構造物12を鉄骨造、鉄骨コンクリート造、鉄筋コンクリート造、又はこれらの組み合わせからなる構造とする。
【００２４】
新規アンテナ11は、塔状構造物12上の既存アンテナ１より高い部位に取り付ける。図示例では新規アンテナ11の塔状構造物12の頂部に取り付けているが、新規アンテナ11の取付け部位は図示例に限定されず、新規アンテナ11の用途、特性等に応じて例えば塔状構造物12の側面に設けてもよい。新規アンテナ11から放射される電波信号にアナログだけでなくデジタルをも含め、既存電波塔２の通信能力を飛躍的に向上させることが可能となる。
【００２５】
本発明によれば、図１に示すような既存アンテナ１の代替アンテナ10への切り替え、及び新規アンテナ11の取付けを、実質上放送中断なしに実現できる。しかも新規アンテナ11の設置に要する高い塔状構造物12を環状に配置した代替アンテナ10の内側で行うので、電波障害を生じない。
【００２６】
こうして本発明の目的である「運用中の既存電波塔の通信機能を電波障害の発生なしに向上させる構造及び工法」の提供が達成できる。
【００２７】
【実施例】
図１は複数の既存アンテナ１を段状に取り付けた既存電波塔２の機能向上用構造の実施例を示し、図３は同構造物を構築する工法の一例を示す。図３に示す工法は、既存電波塔２が複数組のアンテナ取付部材17及び代替アンテナ10を保持できる構造的強度を有する場合の一例である。図３（Ａ）は複数段の既存アンテナ１の群が設置された既存電波塔２を示し、各既存アンテナ１が既存アンテナケーブル６により機械室４の給電ケーブル５に接続されている。
【００２８】
図３の工法では、塔状構造物12を構築するに先立ち、図３（Ｂ）に示すように、先ず既存アンテナ１の最下段直下部位にアンテナ支持部材17を設置する。このアンテナ支持部材17は、既存電波塔２により構造的に支持され、既存電波塔２から所定間隙20を隔てた仮想環状線16に沿って配設する。最下段のアンテナ支持部材17に最下段の既存アンテナ１と対応する代替アンテナ10を取り付けた後、代替アンテナ用ケーブル21を代替アンテナ10から機械室４まで敷設し、運用中の機械室４に給電ケーブル５を既存アンテナケーブル６又は代替アンテナケーブル21のどちらにも切り替え可能とする切替スイッチ23を設ける。切替スイッチ23の工事は、通常の数時間の放送休止時間内に実施可能である。両アンテナケーブル６、21の切り替えを可能としたのち、代替アンテナ10のアンテナ特性試験を既存アンテナ１の放送休止時間を利用して行い、代替アンテナ10の特性が確認された後、正式に既存アンテナ１の給電ケーブル５を代替アンテナ10に切り替える。
【００２９】
以上に説明したアンテナ支持部材17の設置処理、代替アンテナ10の取り付けと代替アンテナ用ケーブル21の敷設処理、及び既存アンテナ１から代替アンテナ10への切替処理からなるサイクルを既存アンテナ１の各段について下方から順次繰り返すことにより、図３（Ｃ）に示すように、全ての段の既存アンテナ１を代替アンテナ10に切り替えることができる。アンテナの切替作業と平行して基礎部３から構築した塔状構造物12を、図３（Ｄ）に示すように、切り替えが完了した代替アンテナ10と既存電波塔２との間の所定間隙20を通していわば輪潜り式に既存電波塔２の上方まで延伸する。
【００３０】
図３（Ｅ）に示すように、塔状構造物12の頂部に新規アンテナ11を取り付けた後、新規アンテナ用ケーブル22を新規アンテナ11から機械室４まで敷設し、新規アンテナ11の特性を確認したのちその運用を開始する。図３の工法によれば、アンテナの切替作業と平行して塔状構造物12の構築が可能であるため、既存電波塔２の機能向上工事の工期短縮が期待できる。
【００３１】
図４（Ａ）及び（Ｂ）は、アンテナ取付部材17に鉄骨その他の部材揚重用のホイストクレーン等の吊り上げ装置25を併設した実施例を示す。同図の吊り上げ装置25は、アンテナ取付部材17の下端に沿って配設した環方向レール27と、支持腕部材19の下端に沿って配設した支持腕方向レール26とを有し、既存電波塔２とアンテナ取付部材17との間で水平移動可能である。図示例のクレーンにより、２段目以降のアンテナ取り付け部材17、塔状構造物20、代替アンテナ10及び新規アンテナ11等の部材を、アンテナ取付部材17と既存電波塔２との間の所定間隙20を介して上方へ吊り上げることができる。所定間隙20には代替アンテナ10からの放射電波が到来しないので、電波発信中の既存電波塔２のリニューアル時において通常のクレーン等を代替アンテナ10の外側で使用した場合に生じる電波障害間題が解決できる。
【００３２】
図４（Ｃ）は、塔状構造物12を構築した後、アンテナ取付部材17及び代替アンテナ10を構造的に既存電波塔２から塔状構造物12へ支持替えし、塔状構造物12の内側において既存電波塔２を撤去する実施例を示す。アンテナ取付部材17の既存電波塔２への支持を解除すると共に、例えば支持部材29でアンテナ取付部材17を塔状構造物12へ支持することにより、既存電波塔２とアンテナ取付部材17を構造的に切り離すことができる。この場合、塔状構造物12は構造的には既存電波塔２と完全に分離されているので、老朽化した既存電波塔２の一部又は全部を塔状構造物12の内側で適宜解体し、塔状構造物12の内部空間を他の用途に供することができる。図２（Ｂ）は、既存電波塔２を撤去した後の塔状構造物12の一例を示す。
【００３３】
図３の工法は、複数のアンテナ取付部材17を保持するに十分な構造的強度を有する既存電波塔２に適用できるが、図４（Ｃ）に示す既存電波塔２から塔状構造物12へのアンテナ取付部材17の支持替処理を組み合わせることにより、構造的強度が比較的小さい既存電波塔２にも適用可能となる。すなわち、図３の各段のサイクルにおいて、既存アンテナ１から代替アンテナ10への切替処理に続けてアンテナ取付部材17の支持替処理を追加することにより、少なくとも一組のアンテナ取付部材17及び代替アンテナ10が保持できる構造的強度の既存電波塔２でれば図３の工法の適用が可能となる。
【００３４】
図示例の新規塔状構造物12には既存電波塔２の機械室４や公共施設室等と同様の部屋空間を設けることができる。公共施設室を各種の展望台、展示場、店舗、事務室、機械室等に使用することも可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明による既存電波塔の機能向上用構造及び機能向上工法は、既存電波塔の既存アンテナの直下部位を所定間隙で囲む仮想環状線に沿って該既存アンテナに対応する代替アンテナを取り付け、既存アンテナの代替アンテナへの切替後に所定間隙を貫いて既存電波塔より高い新規塔状構造物を構築し、塔状構造物上の既存アンテナより高い部位に新規アンテナを取り付けるので、以下の顕著な効果を奏する。
【００３６】
（イ）運用中の電波塔に対し、放送の実質上の中断及び電波障害なしに新規アンテナを追加して通信機能の向上を図ることができる。
（ロ）アンテナの切替作業と平行して塔状構造物の構築が可能であるため、既存電波塔の機能向上工事の工期短縮が期待できる。
（ハ）既存の電波塔を既存位置に居ながらに保ったまま通信能力を拡張することができるので、既存電波塔に対する電波障害対策を利用することができ、大規模な追加的電波障害対策を必要としない。
（ニ）デジタルテレビ放送等のチャンネル数の増加等に伴うアンテナの増設への有効利用が期待できる。
（ホ）既存アンテナの位置を保ったまま、電波発信を中断せずに老朽化した既存電波塔の構造を更新できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、本発明による機能向上用構造の一例の側面図及び断面図である。
【図２】は、既存電波塔と新規塔状構造物の側面図である。
【図３】は、本発明による機能向上工法の説明図である。
【図４】は、本発明による機能向上用構造の他の例の説明図である。
【図５】は、本発明による機能向上用構造の更に他の例の説明図である。
【図６】は、既存電波塔に外接させ又は既存電波塔から隔てて高い新規電波塔を構築する例の説明図である。
【符号の説明】
１…既存アンテナ          ２…既存電波塔
３…既存電波塔の脚部      ４…機械室
５…給電ケーブル          ６…既存アンテナケーブル
７…既存電波塔の断面
10…代替アンテナ          11…新規アンテナ
12…塔状構造物            13…塔状構造物の基礎部
14…塔状構造物の柱体      15…塔状構造物の柱体断面
16…仮想環状線            17…アンテナ取付部材
18…環状部材              19…支持腕部材
20…間隙                  21…代替アンテナケーブル
22…新規アンテナケーブル  23…アンテナ切替スイッチ
25…ホイストクレーン
26、27…ホイストクレーン用レール
29…支持部材
31…既存電波塔
32…既存電波塔のアンテナ保持柱
33…既存アンテナ          34…新規電波塔
35…新規電波塔の脚体
Wd…直接波              Wr…反射波
【図１】
0004090169.tif 000002
【図２】
0004090169.tif 000003
【図３】
0004090169.tif 000004
【図４】
0004090169.tif 000005
【図５】
0004090169.tif 000006
【図６】
0004090169.tif 000007