JP6574562B2

JP6574562B2 - 防風設備

Info

Publication number: JP6574562B2
Application number: JP2014224871A
Authority: JP
Inventors: 悠貴平田; 長之松石; 奥谷　恭士; 恭士奥谷; 翔太郎佐野
Original assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Metal Products Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Metal Products Co Ltd
Priority date: 2014-11-05
Filing date: 2014-11-05
Publication date: 2019-09-11
Anticipated expiration: 2034-11-05
Also published as: JP2016086732A

Description

本発明は、ネット等を使用した防風設備に関する。

石灰石や石炭、あるいは石炭を蒸し焼きにしたコークス等の鉄鋼原料は、製鉄所の屋外に設けられた原料ヤードに堆積させられた状態で保管される。これらの原料は、強風により飛散しやすく、飛散した原料が原料ヤードから数キロ離れた場所にまで飛散するおそれがある。

原料が飛散してしまうと周辺環境に悪影響を与えてしまうことから、従来は原料ヤードの周囲に図１に示すような防風設備２０を設けることが一般的となっている。図１に示す防風設備２０は、１枚のネット２１を２本の支柱１２に取り付けて、支柱間を通過する風Ｗの勢いを軽減させるものである。なお、以下の説明においては、図１に示す防風設備２０を「１枚型防風設備」という。

また、防風設備の一例として、特許文献１に記載された防風設備がある。特許文献１の図２に示すように、この防風設備では、地上面からの高さが高い部分の風を防ぐネット（以下、「上部ネット」という）、及び、地上面からの高さが低い部分の風を防ぐネット（以下、「下部ネット」という）といった２枚のネットを使用している。そして、上部ネットを取り付けるための支柱と、下部ネットを取り付けるための支柱を別々に設けている。なお、以下の説明においては、このような防風設備を「オフセット型防風設備」という。

上記構成を有するオフセット型防風設備では、下部ネットで受ける風の一部が上部ネットと下部ネットとの間を上昇するように流れることになるため、１枚型防風設備に比べて減風効果が大きくなる。なお、減風効果とは、ネットの設置位置から、どの程度離れた位置までネットによる風速の低減効果が現れているかを示す指標であり、ネット後方における風速比（ネット出側の風速／ネット入側の風速）の小さい領域が広い場合には減風効果が大きいとされる。

また、特許文献２にもオフセット型防風設備が開示されている。

特開平１１−２０６２４８号公報特開２００２−７８４２１号公報

しかしながら、オフセット型防風設備のように上部ネット取付用の支柱と下部ネット取付用の支柱を別々に設けることは、支柱の本数が増える分、防風設備の設置スペースを広く確保することが必要となり、支柱設置のための基礎工事の規模も大きくなってしまう。これにより、防風設備導入のためのコストが増大してしまう。

また、上部ネット取付用の支柱と下部ネット取付用の支柱を順に配置するだけでは、上部ネット側から下部ネット側に向かって流れる風に対しては上昇気流が形成されるものの、逆方向から進行してくる風に対しては下降気流が形成されてしまう。この場合、十分に減風効果を発揮することができなくなる。このため、従来の防風設備では、２方向から進行する風に対して減風効果を発揮させるために、下部ネット取付用の支柱を２箇所に設け、これらの支柱で上部ネット取付用の支柱を挟み込むようにしていた（特許文献１の図１中央部を参照のこと）。したがって、オフセット型防風設備では、２方向から進行する風に対応しようとすると、支柱の本数が更に多くなってしまい、設置スペースの確保や基礎工事に伴うコストが増大してしまうことになる。

よって、防風設備の設置スペースを小さくするといった観点からは、オフセット型防風設備よりも１枚型防風設備を用いることが好ましい。一方で、１枚型防風設備は、前述の通り、オフセット型防風設備に比べて減風効果が小さい。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、防風設備の設置スペースを広くすることなく、減風効果を向上させることを目的とする。

上記課題を解決する本発明は、風速を低減させる防風部材と、前記防風部材が取り付けられる複数の取付部材とを備え、各取付部材間に取り付けられた前記防風部材は、当該防風部材の下部周辺で上昇気流を発生させるように、当該防風部材の上部より下部の開口率が小さく、且つ、前記防風部材の上部及び下部は、一体物として形成され、前記防風部材は、当該防風部材の上部の上端が前記取付部材の上部に取り付けられ、当該防風部材の下部の下端が前記取付部材の下部に取り付けられ、前記防風部材の上部及び下部は風により一体に風下側にたわむことを特徴としている。なお、「防風部材」は、例えば、有機樹脂性の網やワイヤロープで吊るした孔開き金属板等である。

本発明によれば、防風部材の開口率を上部と下部で異なる開口率とし、防風部材の下部の開口率を上部の開口率より小さくすることにより、防風部材の下部を通過しようとする風が防風部材の上部を通過するようになる。これにより、防風部材の下部周辺において上昇気流が形成され、堆積物の地表面に近い部分の風速を低減させることができる。また、防風部材の下部周辺において上昇気流が形成されることにより、防風部材の受風圧を低減させることもできる。

前記防風部材の下部は、当該防風部材の下部の取付部下端から当該防風部材の上部の取付部上端までの長さに対して７５％以下の設置長さを有していても良い。

前記防風部材の下部の開口率は０〜７０％であることが好ましい。前記防風部材の上部の開口率は３０％〜９９％であることが好ましい。

本発明によれば、防風設備の設置スペースを広くすることなく、減風効果を向上させることができる。

従来の防風設備の概略構成を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る防風設備の概略構成を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る防風ネットの概略形状を示す図である。本発明の実施形態に係る防風設備の使用状態を示すＡ−Ａ断面図である。本発明の実施形態に係るネット下部の設置長さについての説明図である。防風部材が２枚のネットで構成された防風設備の使用状態を示すＡ−Ａ断面図である。防風部材が１枚の壁体で構成された防風設備の使用状態を示すＡ−Ａ断面図である。防風部材が２枚の壁体で構成された防風設備の使用状態を示すＡ−Ａ断面図である。防風部材の下部が壁体、上部がネットで構成された防風設備の使用状態を示すＡ−Ａ断面図である。実施例の条件を示す説明図である。防風部材の取付部下端から取付部上端までの長さＴＬ（以下、「防風部材高さ」とも記載する）に対するネット下部の設置長さＬ、及び、防風部材高さＴＬを変えた場合のネット後方における入力モーメント、及び、風速の違いを示す図である。

以下、本発明の実施形態に係る防風設備について、図面を参照しながら説明する。本実施形態における防風対象物は、原料ヤードに堆積した石灰石や石炭等の鉄鋼原料（以下、「堆積原料」という）である。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図２に示すように、本実施形態に係る防風設備１には、風速を低減させるネット２と、ネット２が取り付けられる取付部材としての２本の支柱３が設けられている。また、防風設備１は、堆積原料（不図示）と同等の高さを有している。なお、堆積原料と同等の高さとは、堆積原料に対する防風目的で設置される一般的な防風設備の高さをいう。

図２，図３に示すように、ネット２は、当該ネット２の上部（以下、「ネット上部２ａ」とも記載する）と下部（以下、「ネット下部２ｂ」とも記載する）で開口率が異なっており、ネット下部２ｂの開口率は０％となっている。なお、「開口率」とは、ネット全体の面積に対する総開口面積の比率である。例えば、図３に示すネット上部２ａの開口率は、（開口数×開口の長さａ×開口の幅ｂ）／（ネット上部２ａの長さｌ₀×ネット２の幅Ｄ）で表される。即ち、開口率０％のネットとは、開口を有しないネットであることを意味する。

このようなネット上部２ａとネット下部２ｂは開口率が異なるものの、一体物として形成されており、１枚のネット２として支柱３に取り付けられている。

次に、以上のように構成された防風設備１の使用状態について説明する。

本実施形態に係る防風設備１で風Ｗを受けた場合、図４に示すように、ネット２は風Ｗの下流側に膨らむ。このとき、ネット上部２ａと同等の高さを流れる風Ｗ_uは、ネット上部２ａを通過することで風速が弱まる。

一方で、ネット下部２ｂと同等の高さを流れる風Ｗ_lは、ネット下部２ｂの開口率が０％であることにより、ネット下部２ｂを通過することができない。この風Ｗ_lは、ネット下部２ｂの表面を沿うようにしてネット上部２ａに向かって流れていく。即ち、ネット下部２ｂ周辺では上昇気流が形成され、上方に向かう風Ｗ_lは、ネット上部２ａと同等の高さを流れる風Ｗ_uと合流して、ネット上部２ａを通過する。これにより、堆積原料の地表面に近い部分の風速が低減することになり、減風効果が向上する。

また、ネット上部２ａを通過する風Ｗの向きは、ネット下部２ｂ周辺に発生した上昇気流によって上向きとなる。これにより、風Ｗが堆積原料に到達しにくくなり、減風効果が向上することになる。

なお、上記減風効果を享受するためには、ネット下部２ｂの設置長さＬをある程度確保することが好ましい。ネット下部２ｂの「設置長さ」とは、図５に示すようにネットが風を受けた状態において、ネットの取付部下端５から、ネット下部２ｂの上端を含む水平面までの長さをいう。ネット下部２ｂは、ネットの取付部下端５から取付部上端４までの長さＴＬに対して、７５％以下の設置長さＬを有していることが好ましい。一方、上記長さＴＬに対するネット下部２ｂの設置長さが７５％を超えると、ネット下部２ｂにおける受風圧が大きくなりすぎるため、基礎工事の規模拡大により、施工費が著しく増加することが懸念される。

以上の通り、本実施形態に係る防風設備１によれば、防風部材として用いるネット２の開口率を上部と下部で異なる開口率とし、更にネット下部２ｂの開口率を０％とすることにより、ネット下部２ｂを通過しようとする風Ｗ_lがネット上部２ａを通過するように促すことができる。これにより、堆積原料の地表面に近い部分の風速を低減させることができ、減風効果を向上させることができる。

また、ネット下部２ｂ周辺で上昇気流が形成されることにより、ネット上部２ａと同等の高さを流れる風Ｗ_uの向きを上向きにすることもできる。これにより、ネットを通過した風Ｗが堆積原料に到達しにくくなり、減風効果を向上させることができる。

また、本実施形態に係る防風設備１は、従来のオフセット型防風設備に対して支柱３の本数が少ないため、設備の設置スペースを小さくすることができる。

即ち、本実施形態に係る防風設備１は、設置スペースを広くすることなく、減風効果の向上を実現することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、ネット下部２ｂの開口率を０％としたが、ネット下部２ｂの開口率はこれに限定されない。ネット下部２ｂの好ましい開口率は０〜７０％である。ネット下部２ｂの開口率が７０％を超えると減風効果が得られにくいためである。特にネット開口率は４０％において、ネット後方で広範囲の減風効果が発揮されることが知られているため（日本パーツセンターホームページ技術資料：http://www.n-parts.jp/prod-1.html?cat_sel=cat13）、ネット下部２ｂの更に好ましい開口率は０〜４０％である。ネット下部２ｂの開口率が４０％を超えると、減風効果が小さくなる傾向がある。

一方、ネット上部２ａの好ましい開口率は、３０〜９９％である。３０％未満となると、ネット後方での風の巻き込み等により減風効果が得られにくいためである。

また、上記実施形態では、風速を抑制する防風部材として一体物のネット２を用いたが、本発明に係る防風設備１においては、防風部材として１枚構成のネット２を用いることに限定されない。例えば、図６に示すように、互いに開口率が異なる上部ネット６と下部ネット７の２枚のネットを用いても良い。また、図７に示すように、防風部材として１枚の壁体８を用いても良い。また、図８に示すように、上部壁体９と下部壁体１０から成る２枚の壁体を用いても良い。また、図９に示すように、防風部材の上部をネット６で構成し、下部を壁体１０で構成しても良い。いずれの場合においても、防風部材の下部の開口率を防風部材の上部の開口率よりも小さくすれば、減風効果を向上させることができる。

また、上記実施形態では、ネット２が取り付けられる取付部材として支柱３を用いたが、支柱３以外のその他の構造物にネット２を取り付けても良い。また、上記実施形態では、原料ヤードに堆積した鉄鋼原料を防風対象物としたが、防風対象物は、飛散が懸念される堆積物であれば良い。

従来の防風設備と本発明に係る防風設備を用いて、防風部材の取付部下端から取付部上端までの長さＴＬに対する防風部材の下部の設置長さＬを変えた場合のネット後方における減風効果の違いについてシミュレーションを実施した。

シミュレーションは図１０に示す条件で実施し、従来の防風設備の入力モーメントと設備出側の表面風速、及び、本発明に係る防風設備の入力モーメントと設備出側の表面風速を算出した。その結果を図１１に示す。図１１では、従来の防風設備に対する本発明に係る防風設備の入力モーメント比、及び、表面風速比を示している。なお、「表面風速」とは、コークス表面から１ｍの高さを流れている風の速度である。

ここで、本実施例における従来の防風設備とは、開口率が４０％の１枚のネットが取り付けられた設備であり、防風部材高さＴＬは１８．４ｍである。一方、本発明に係る防風設備は、防風部材としてネットとパネル（１枚あたりの高さ１．３ｍ）を用いており、ネット開口率は４０％、パネル開口率は０％である。

また、本発明に係る防風設備では、防風部材高さＴＬが１７．１ｍと１８．４の場合についてシミュレーションを実施しており、各場合において、更にパネルの枚数を１枚、２枚、３枚、４枚に変えてシミュレーションを実施している。

図１１に示すように、防風部材高さＴＬが１８．４ｍの場合には、防風部材の下部を開口率０％のパネルとしたことにより、従来の防風設備に対する風速比が大きく減少していることがわかる。即ち、防風部材の下部の開口率を上部の開口率を小さくすることにより、減風効果を向上させることができた。

一方で、防風設備の下部のパネルの枚数が増えると、入力モーメント比が大きくなっていくことがわかる。パネル枚数の増加に伴い、基礎工事の施工費も増加していくことから、著しい施工費の増加を抑制するためには、防風部材高さＴＬに対する防風部材下部の設置長さＬは、７５％以下であることが好ましい。

また、図１１に示すように、本発明に係る防風設備によれば、防風部材高さＴＬを従来より低くしても、従来の防風設備に対して減風効果を向上させることができる。また、防風部材高さを従来より小さくしたことで、入力モーメントも小さくなり、受風圧を低減させることができる。即ち、本発明によれば、従来よりもサイズが小さく、受風圧の低減及び減風効果の向上を両立させた防風設備を得ることが可能となる。

本発明は、原料ヤードに堆積した原料を風から保護する際に適用することができる。

１防風設備
２ネット
２ａネット上部
２ｂネット下部
３支柱
４ネットの取付部上端
５ネットの取付部下端
６上部ネット
７下部ネット
８壁体
８ａ壁体上部
８ｂ壁体下部
９上部壁体
１０下部壁体
２０従来の防風設備
２１従来のネット
２２支柱
Ｄネットの幅
Ｌネット下部の設置長さ
Ｌ₀ ネット下部の設置長さ
ＴＬネットの取付部上端から取付部下端までの長さ
Ｗ風
Ｗ_u ネット上部と同等の高さを流れる風
Ｗ_l ネット下部と同等の高さを流れる風
ａ開口の長さ
ｂ開口の幅
ｌネット上部の設置長さ
ｌ₀ネット上部の長さ

Claims

風速を低減させる防風部材と、
前記防風部材が取り付けられる複数の取付部材とを備え、
各取付部材間に取り付けられた前記防風部材は、当該防風部材の下部周辺で上昇気流を発生させるように、当該防風部材の上部より下部の開口率が小さく、且つ、前記防風部材の上部及び下部は、一体物として形成され、
前記防風部材は、当該防風部材の上部の上端が前記取付部材の上部に取り付けられ、当該防風部材の下部の下端が前記取付部材の下部に取り付けられ、
前記防風部材の上部及び下部は風により一体に風下側にたわむ、防風設備。
前記防風部材の下部は、当該防風部材の下部の取付部下端から当該防風部材の上部の取付部上端までの長さに対して７５％以下の設置長さを有する、請求項１に記載の防風設備。
前記防風部材の下部の開口率が０〜７０％である、請求項１又は２に記載の防風設備。
前記防風部材の上部の開口率が３０％〜９９％である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の防風設備。