JP2004036794A - 屋外設置用ポール - Google Patents

Abstract

【課題】風の影響による規則的なカルマン渦の発生を阻害し、カルマン渦に起因する大きな振動を抑制して、折損事故や疲労破壊が生じることのない屋外設置用ポールを提供する。屋外設置用ポールは製造容易で、低コストであるうえに、外観が非常に優れていて、照明ポール、旗ポール、避雷針用ポール、および信号灯用ポールとして有利に使用し得る。
【解決手段】アルミニウム中空押出形材製の屋外設置用ポール１０は、ポール本体１の外表面に、風の影響によるカルマン渦に起因する振動を抑制する多数の並列状突起２が、ポール本体軸線方向に伸びかつポール周方向に所定間隔おきに設けられている。並列状突起２は、ポール本体１の中心軸を中心として周方向に中心角１０〜４０°に対応するピッチで配置され、各突起２の高さは、ポール本体外表面よりポール本体外径の２〜１０％となされているのが、好ましい。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明ポール（照明柱）、旗ポール（旗竿）、避雷針用ポール（避雷針用支柱）、および信号灯用ポール（信号灯用支柱）などに使用される屋外設置用ポールに関し、特に風の影響によるカルマン渦に起因する振動を低減した屋外設置用ポールに関するものである。
【０００２】
この明細書において、アルミニウムとは、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含んで意味するものとする。
【０００３】
【従来の技術】
従来、道路や橋梁などに立設された照明ポール、信号灯用ポールや、ビルの屋上に建てられた旗ポール、避雷針用ポール等の屋外設置用ポールにおいては、風、地震や交通振動によって共振現象が生じて大きく揺れ、ポール折損の原因となることがあった。特に、風の影響ではカルマン渦に起因する２次の共振現象により１０Ｈｚ以上の激しい繰り返し振動が生じ、その時の繰り返し応力の蓄積により、ポールが疲労破壊に至るという危険性があった。
【０００４】
これらの振動によるポールの折損や破壊を抑えるため、従来より各種の制振装置が考案されて設置されている。例えば第１に、特開昭６１−２２９００３号公報には、鋼管製ポール中にチェーンを懸下した制振装置が開示されており、この従来の制振装置によれば、ポールの揺れによりチェーンが鋼管製ポールの側壁に衝突することにより、振動エネルギーを吸収して、振動を低減するものである。
【０００５】
つぎに第２に、実開平１−１５０３１０号公報には、鋼管製ポール中の縦方向に小部屋を積層状に設けておき、その内部に鋼球を収納した制振装置が開示されており、この従来の制振装置によれば、ポールの揺れにより、ポールの小部屋の内壁に鋼球が衝突することにより、振動エネルギーを吸収して、振動を低減するものである。
【０００６】
また第３に、特開平１０−９３３７号公報には、粘性減衰液を収納した容器内にスプリングが圧縮状態で対向状に設置されるとともに、両スプリング間に重りが介在された制振装置が開示されており、この従来の制振装置を具備するポールによれば、該ポールの揺れにより、重りが振動し、これに伴って両スプリングが変形するとともに、粘性減衰液も変形し、これらスプリングおよび粘性減衰液の変形により振動エネルギーを吸収して、振動を低減するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の第１および第２のチェーンや鋼球を用いた制振装置では、装置の構造は簡単であるが、チェーンや鋼球が鋼管製ポールの側壁や小部屋の内壁等に衝突する際に騒音が発生し、騒音公害が生じるという問題があるし、また鋼管製ポールの側壁や小部屋の内壁等が反復して受ける衝撃により磨耗破損が発生するという問題があった。また上記従来の第３の粘性減衰液と重りおよびスプリングを組み合わせた制振装置では、スプリングのバネ定数、粘性減衰液の性状、重りの質量等を、個々の対象ポールの設置条件毎に実験的に決定する必要があり、その製造が非常に面倒であるという問題があった。
【０００８】
ところで、従来より一般に、照明ポール、旗ポール、避雷針用ポール、および信号灯用ポールなどのポールの強度設計は、（社）日本照明器具工業会により定められているＪＩＬ１００３「照明用ポール強度計算基準」に準拠した強度計算手法が採用されており、該基準による応力算定は、風の作用による振動問題には触れられず、風荷重による風方向単純曲げ応力のみを扱っている。
【０００９】
従って、地理的に比較的流速に変化がなく一様流の風が吹く環境下に設置された前記ポールにおいては、ポールの後流側に風の影響による規則的なカルマン渦が発生し、カルマン渦の発生周期とポールの固有振動数が一致した場合には、いわゆる共振によりポールが風直角方向に非常に大きく振動して、該振動による繰り返し応力の蓄積により、ポールに折損や疲労破壊が生じるという問題があった。
【００１０】
本発明者らは、上記の点に鑑み鋭意研究を重ねた結果、風の影響による規則的なカルマン渦の発生を阻害し、カルマン渦の発生周期とポールの固有振動数との一致によるポールの共振状態をなくすことができる、空気力学的な対策を見い出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
本発明の目的は、上記の従来技術の問題を解決し、風の影響による規則的なカルマン渦の発生を阻害し、カルマン渦に起因する大きな振動を抑制して、ポールの折損事故や疲労破壊が生じることなく、しかも製造容易で、低コストであるうえに、外観が非常に優れていて、照明ポール、旗ポール、避雷針用ポール、および信号灯用ポールとして有利に使用し得る屋外設置用ポールを提供しようとすることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項１記載の発明は、アルミニウム中空押出形材製の屋外設置用ポールであって、ポール本体外表面に、風の影響によるカルマン渦に起因する振動を抑制する多数の並列状突起が、ポール本体軸線方向に伸びかつポール周方向に所定間隔おきに設けられていることを特徴としている。
【００１３】
上記請求項１記載の屋外設置用ポールにおいて、並列状突起が、ポール本体の中心軸を中心として周方向に中心角１０〜４０°に対応するピッチで配置され、各突起の高さは、ポール本体外表面よりポール本体外径の２〜１０％、好ましくは２〜５％となされている。
【００１４】
本発明による屋外設置用ポールは、主に照明ポール、旗ポール、避雷針用ポール、信号灯用ポール等に使用されるものであり、該ポール本体の地上高さは、約３〜３０ｍ、ポール本体の外径は、６０〜４００ｍｍ、好ましくは１００〜３５０ｍｍであり、ポール本体の肉厚が３〜２０ｍｍであるのが、好ましい。さらに、並列状突起の各突起の幅は、３〜２０ｍｍ、好ましくは３〜１５ｍｍである。
【００１５】
屋外設置用ポールの横断面形状は、一般に円形であるが、その他、楕円形、略四角形、台形や略三角形等の角形であっても良い。
【００１６】
ポール本体の肉厚については、ポールの地上高さ、そのポールに付帯するべき照明灯具、旗、信号灯の形状や重量、および設置される場所における風速などより、風荷重を算出し、必要なポールの断面性能より決定せられるものである。
【００１７】
突起の横断面形状は、半円形や楕円形の円弧形ほか、略台形や略三角形でも良い。また突起の幅は、突起の横断面形状、並びにポール本体の外径によっても異なるが、例えば横断面半円形や楕円形の突起については、突起幅（すなわち横断面半円形や楕円形の底辺に対応する長さ）は、３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、かつ隣り合う突起同士の間に、幅２．５ｍｍ以上の間隙を設けておくことが好ましい。
【００１８】
また、横断面台形の突起については、突起幅（すなわち横断面台形の底辺に対応する長さ）は、３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、かつ隣り合う突起同士の間に、幅５ｍｍ以上の間隙を設けておくことが好ましい。
【００１９】
さらに、横断面略三角形の突起については、突起幅（すなわち横断面略三角形の底辺に対応する長さ）は、３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、かつ隣り合う突起同士の間に、幅２ｍｍ以上の間隙を設けておくことが好ましい。
【００２０】
また、上記屋外設置用ポールにおいては、並列状突起の各突起の長手方向の所要部分に乱流化促進用空隙部（切欠き部）が、該突起の部分的切削により形成されているのが、好ましい。
【００２１】
また屋外設置用ポールにおいては、乱流化促進用空隙部（切欠き部）が、全体としてポール本体をめぐる螺旋状に配置されているのが、好ましい。
【００２２】
さらに、上記屋外設置用ポールにおいては、乱流化促進用空隙部（切欠き部）が、全体としてポール本体をめぐる環状にかつポール本体の軸線方向に所定間隔おきに配置されているのが、好ましい。
【００２３】
また、上記屋外設置用ポールにおいて、内周部に並列状突起嵌入れ用凹部を有する乱流化促進用リング部材が、並列状突起を有するポール本体の軸線方向に所定間隔おきに被せ止められているのが、好ましい。
【００２４】
本発明の屋外設置用ポールは、ポール本体外表面に、上記のような多数の並列状突起を設けることにより、風の影響による規則的なカルマン渦に起因する風直角方向のポールの振動を抑制する空気力学的な振動抑制効果を狙ったものであり、本発明によれば、風の影響によるカルマン渦に起因する風直角方向のポールの大きな振動を抑制して、ポールの折損事故や、疲労破壊の発生を未然に防止することができ、空力安定性に優れた屋外設置用ポールが得られるものである。
【００２５】
しかも、本発明の屋外設置用ポールは、ポールの材質をアルミニウム（アルミニウム合金を含む）として、押出成形により、ポール本体の外表面に多数の並列状突起を形成するものであるから、その製造が容易で、低コストであるうえに、外観が非常に優れているために、照明ポール、旗ポール、避雷針用ポール、および信号灯用ポールとして使用した場合に、景観上も優れていて、非常に有利である。
【００２６】
また、本発明の屋外設置用ポールにおいて、並列状突起の各突起を所定の間隔で切り欠き、乱流化促進用空隙部（切欠き部）が、全体としてポール本体をめぐる螺旋状に配置されることにより、風の影響によるカルマン渦の発生の位相を変化させることが可能となり、カルマン渦の乱流化に対してさらに効果的となって、屋外設置用ポールは、空力安定性の優れたものとなる。
【００２７】
なおこのように、並列状突起の各突起を所定の間隔で切り取り、その切り取った部位の軌跡が、あたかもポール本体をめぐる螺旋状に配置せられるものとするのが、好ましいが、逆に、各突起の切欠き長さを大きくすることにより、並列状突起が、あたかもポール本体をめぐる螺旋状配置となされるようにしても良い。
【００２８】
また、本発明の屋外設置用ポールの並列状突起に、全体としてポール本体をめぐる環状に配置された乱流化促進用空隙部が形成されることにより、風の影響によるカルマン渦の発生の周期を変化させることが可能となり、屋外設置用ポールは、空力安定性に優れたものとなる。
【００２９】
なお、より空力安定性を増すために、本発明の並列状突起を有する屋外設置用ポールに、平面よりみて円形もしくは楕円形の乱流化促進用リング部材が、ポール本体の軸線方向に所定間隔おきに被せ止められていても良い。そして、これらの乱流化促進用リング部材は、ポール本体の軸線方向に対して、通常、９０°の角度をもって直角に配設するが、リング部材はポール本体の軸線方向に対して９０°以外の角度で、斜めに配設されていても良い。
【００３０】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３１】
図１と図２は、本発明の第１実施形態を示すものである。同図を参照すると、本発明による屋外設置用ポール（１０）は、横断面円形のアルミニウム中空押出形材製であり、ポール本体（１）　の全長は７．２ｍ、および内径は２１３ｍｍであり、また突起を含まない外径は２３１ｍｍである。ポール本体（１）　の肉厚は９ｍｍである。
【００３２】
そして、このポール本体（１）　の外表面に、風の影響によるカルマン渦に起因する振動を抑制する２４本の並列状突起（２）　が、ポール本体軸線方向に伸びかつポール周方向にポール本体（１）　の中心軸を中心として中心角１５°に対応するピッチで所定間隔おきに設けられている。
【００３３】
各突起（２）　は横断面半円形を有しており、突起（２）　の高さは７．５ｍｍ、突起（２）　の幅（すなわち突起断面の底辺長さ）は１５ｍｍである。また、隣り合う突起（２）（２）同士の間に、幅１５．２ｍｍの間隙が設けられている。
【００３４】
図３は、上記の本発明の第１実施形態の屋外設置用ポール（１０）を、照明ポールに適用した具体例を示すものである。同図において、ポール（１０）の上端部にアダプター（１２）を介して照明器具（１１）が取り付けられ、該ポール（１０）の下端部はリブ（１４）を有するベース（１３）によって地面等に固定されるようになっている。
【００３５】
図４と図５は、本発明の第２実施形態を示すものである。ここで、上記第１実施形態の場合と異なる点は、屋外設置用ポール（１０）の並列状突起（２）　が、ポール本体（１）　の全長のうち、部分的に形成されている点にある。
【００３６】
すなわち、この第２実施形態では、屋外設置用ポール（１０）の並列状突起（２）　の長手方向の所要部分に、該突起（２）　の部分的切削により乱流化促進用空隙部（切欠き部）（３）　が形成されており、並列状突起（２）　の切り取りパターンが、全体としてポール本体（１）　をめぐる螺旋状に配置された乱流化促進用空隙部（３）　が形成されるものとなされている。
【００３７】
具体的には、ポール（１０）の並列状突起（２）　が部分的に、それぞれ上下５０ｍｍの間隔でかつ隣り合うもの同士が順に高さ違いに切り取られて、その切り取られた部位に乱流化促進用空隙部（３）　が、全体としてポール本体（１）　をめぐる螺旋状配置となるように形成されており、各突起（２）　は、上下にほゞ８分割されているものである。このように、突起（２）　を部分的に形成する場合には、各突起（２）　をポール本体（１）　の長手方向の所定間隔ごとに切り取ることにより、容易に形成することができる。
【００３８】
屋外設置用ポール（１０）の並列状突起（２）　に、全体としてポール本体（１）　をめぐる螺旋状に配置された乱流化促進用空隙部（３）　が形成されることにより、風の影響によるカルマン渦の発生の位相を変化させることが可能となり、カルマン渦の乱流化に対してさらに効果的となって、屋外設置用ポール（１０）は空力安定性の優れたものとなる。
【００３９】
図６と図７は、本発明の第３実施形態を示すものである。ここで、上記第１実施形態の場合と異なる点は、屋外設置用ポール（１０）の並列状突起（２）　が、ポール本体（１）　の全長のうち、部分的に形成されている点にある。
【００４０】
すなわち、この第３実施形態では、屋外設置用ポール（１０）の並列状突起（２）　の切り取りパターンが、全体としてポール本体（１）　をめぐる環状に配置された乱流化促進用空隙部（４）　が形成されるものとなされている。
【００４１】
具体的には、ポール（１０）の並列状突起（２）　が部分的に、それぞれポール本体（１）　の上端から９００ｍｍ、２７００ｍｍ、４５００ｍｍ、６３００ｍｍのレベルにおいて、各突起（２）　を切削加工により２００ｍｍの長さ分削除し、ポール本体（１）　をめぐる環状の乱流化促進用空隙部（４）　が形成されているものである。
【００４２】
このように、屋外設置用ポール（１０）の並列状突起（２）　に、全体としてポール本体（１）　をめぐる環状に配置された乱流化促進用空隙部（４）　が形成されることにより、風の影響によるカルマン渦の発生の周期を変化させることが可能となり、屋外設置用ポール（１０）は、空力安定性に優れたものとなる。
【００４３】
図８と図９は、本発明の第４実施形態を示すものである。ここで、上記第１実施形態の場合と異なる点は、並列状突起（２）　を有する屋外設置用ポール（１０）の軸線方向に所定間隔おきに、内周部に並列状突起嵌入れ用凹部を有する乱流化促進用リング部材（５）　が被せ止められている点にある。
【００４４】
この第４実施形態では、具体的には、平面よりみて円形の乱流化促進用リング部材（５）　が、外径２５０ｍｍおよび厚み１０ｍｍを有し、ポール本体（１）　の上端から９００ｍｍ、２７００ｍｍ、４５００ｍｍ、６３００ｍｍの位置に溶接により取り付けられている。
【００４５】
本発明の屋外設置用ポール（１０）に、このような乱流化促進用リング部材（５）　がポール（１０）の軸線方向に所定間隔おきに被せ止められることにより、ポール（１０）の軸線方向に沿った空気の流れを阻害し、空力安定性をより増すことができるものである。
【００４６】
なお、乱流化促進用リング部材（５）　の形状は円形であるが、これは楕円形状であっても良く、その配設位置も図示のものに限定されない。またリング部材（５）　の取付手段は、溶接に限らず、その他ビス止めなどであっても良い。
【００４７】
図１０と図１１は、本発明の第５実施形態を示すものである。ここで、上記第１実施形態の場合と異なる点は、ポール本体（１）　の外表面に、風の影響によるカルマン渦に起因する振動を抑制する９本の並列状突起（２）　が、ポール本体軸線方向に伸びかつポール周方向にポール本体（１）　の中心軸を中心として中心角４０°に対応するピッチで所定間隔おきに設けられている点にある。
【００４８】
なお、図１２は、上記本発明の第５実施形態の屋外設置用ポール（１０）を、照明ポールに適用した具体例を示すもので、これは上記第１実施形態の図３に対応するものである。
【００４９】
上記図１０〜図１２の第５実施形態のその他の点は、上記第１実施形態の場合と同様であるので、図面において同一のものには同一の符号を付した。
【００５０】
図１３は、本発明の第６実施形態を示すものである。ここで、上記図４と図５に示す第２実施形態の場合と異なる点は、ポール本体（１）　の外表面に、風の影響によるカルマン渦に起因する振動を抑制する９本の並列状突起（２）　が、ポール本体軸線方向に伸びかつポール周方向にポール本体（１）　の中心軸を中心として中心角４０°に対応するピッチで所定間隔おきに設けられている点にある。
【００５１】
この第６実施形態のその他の点は、上記第２実施形態の場合と同様であるので、図面において同一のものには同一の符号を付した。
【００５２】
図１４は、本発明の第７実施形態を示すものである。ここで、上記図６と図７に示す第３実施形態の場合と異なる点は、ポール本体（１）　の外表面に、風の影響によるカルマン渦に起因する振動を抑制する９本の並列状突起（２）　が、ポール本体軸線方向に伸びかつポール周方向にポール本体（１）　の中心軸を中心として中心角４０°に対応するピッチで所定間隔おきに設けられている点にある。
【００５３】
この第７実施形態のその他の点は、上記第３実施形態の場合と同様であるので、図面において同一のものには同一の符号を付した。
【００５４】
図１５は、本発明の第８実施形態を示すものである。ここで、上記図８と図９に示す第４実施形態の場合と異なる点は、ポール本体（１）　の外表面に、風の影響によるカルマン渦に起因する振動を抑制する９本の並列状突起（２）　が、ポール本体軸線方向に伸びかつポール周方向にポール本体（１）　の中心軸を中心として中心角４０°に対応するピッチで所定間隔おきに設けられている点にある。
【００５５】
この第８実施形態のその他の点は、上記第４実施形態の場合と同様であるので、図面において同一のものには同一の符号を付した。
【００５６】
【実施例】
つぎに、本発明の実施例を説明する。
【００５７】
実施例１〜１３
これらの実施例においては、本発明による屋外設置用ポール（１０）の性能を評価するために、ポール本体（１）　外表面の風の影響による規則的なカルマン渦の発生を阻害しかつ乱流化を図るために設けられた並列状突起（２）　について、突起数、突起ピッチ（ポール本体の中心軸を中心とした中心角で表示）、突起高さ、および突起幅を種々変更して、風洞実験を実施したものである。
【００５８】
これらの実施例における本発明の屋外設置用ポール（１０）はアルミニウム中空押出形材製であり、ポール本体（１）　の長さは、すべて９００ｍｍ、並列状突起（２）　を除くポール本体（１）　の外径は１１０ｍｍ、ポール本体（１）　の肉厚は３ｍｍであり、風洞実験の実施可能な大きさとした。
【００５９】
下記の表１に、各実施例における屋外設置用ポール（１０）の並列状突起（２）　の突起数、突起ピッチ、突起高さ、および突起幅をまとめて示した。
【００６０】
なお、突起高さの割合は、突起高さを含まないポール本体の外径で突起高さを除した値を百分率で表したものであり、突起幅の割合は、突起を含まないポール本体の断面の外周長で、突起断面の底辺長さ（すなわち突起幅）を除した値を百分率で表したものである。
【００６１】
【表１】

【００６２】
図１６〜図１８は、本発明の屋外設置用ポール（１０）の性能評価テストに使用した空力振動測定装置（風洞実験装置）（２０）を示すものである。
【００６３】
同図において、ポールサンプル支持架台（２１）には、左右上下４対のコイルバネ（２２）および左右リニアガイド（２３）が装備されており、測定用ポールサンプル（１０）の両端には、取付け用シャフト（２４）、並びに厚み５ｍｍおよび直径４５０ｍｍの端板（２５）が取り付けられ、上記コイルバネ（２２）で測定用ポールサンプル（１０）を上下方向に支持し、かつ左右リニアガイド（２３）により前後方向の支持を行ない、測定用ポールサンプル（１０）の後流側に発生するカルマン渦に起因する風直角方向の振動を観測した。
【００６４】
すなわち、支持架台（２１）に測定用ポールサンプル（１０）をセットして、実験時の風洞気流をほとんど乱れの無い一様流として、前記したように測定用ポールサンプル（１０）の両端をコイルバネ（２２）とリニアガイド（２３）を用いて風直角方向の振動のみが再現できるように弾性支持し、風をあてて模型の振動変位の測定を行なった。測定には、ＣＣＤカメラを具備する非接触の振動測定器を用いた。得られた結果を、表１にまとめて示した。
【００６５】
表１の結果から明らかなように、本発明の各実施例のポールサンプルによれば、５．３ｍ／秒の風速で、風直角方向の最大振幅の測定値は、１．６〜２．４ｍｍと、いずれも非常に小さくなっており、本発明による屋外設置用ポール（１０）について並列状突起（２）　の効果が充分にあらわれており、風の影響によるカルマン渦に起因する共振状態は発現していない。
【００６６】
比較例
比較のために、上記実施例の測定用ポールサンプルと同じサイズのポールであって、並列状突起を有していないポールについて、同様に風洞実験を行なった。その結果、比較例のポールサンプルでは、５．３ｍ／秒の風速で、最大振幅１５．５ｍｍの風直角方向の振動が観測され、その振動周波数は９．０３Ｈｚであった。この振動は、本実験系のコイルバネ（２２）のバネ定数、および固有振動数、測定用ポールサンプルのストローハル数から見積もられる振動周波数および風速値であり、風の影響によるカルマン渦に起因する風直角方向の共振が発生したものと考えられる。
【００６７】
実施例１４
上記図１３の第６実施形態に示す並列状突起（２）　の切り取りパターンを螺旋状とした屋外設置用ポール（１０）について、風洞実験を行なった。
【００６８】
本実施例では、９本の突起（２）　付きポール（１０）を用い、その全長を９００ｍｍとし、幅１０ｍｍで螺旋状に並列状突起を除去した風洞実験用のポールサンプルを作成した。
【００６９】
風洞実験の測定結果を、表１あわせて示した。この実施例１４の屋外設置用ポール（１０）によれば、最大振幅の測定値は１．６ｍｍと非常に小さな値となっている。
【００７０】
このことは、屋外設置用ポール（１０）の並列状突起（２）　の切り取りパターンが、全体としてポール本体（１）　をめぐる螺旋状に配置された乱流化促進用空隙部（３）　が形成されるものとなされることにより、風の影響によるカルマン渦の発生の位相を変化させ、風直角方向の規則的な振動を阻害し、共振状態が発現しにくいことを示している。
【００７１】
実施例１５
上記図１４の第７実施形態に示す並列状突起（２）　の切り取りパターンを環状とした屋外設置用ポール（１０）について、風洞実験を行なった。
【００７２】
本実施例では、９本の突起（２）　付きポール（１０）を用い、その全長を９００ｍｍとし、その一方の端部から１５０ｍｍの長さの突起（２）　を旋盤で除去し、また同端部から２５０ｍｍ進んだ部位から１００ｍｍの長さの突起（２）　を同様に除去し、その部位から２５０ｍｍの長さの突起（２）　を残し、最後の１５０ｍｍの長さの突起（２）　を除去することにより、全体としてポール本体（１）　をめぐる環状にかつポール本体（１）　の軸線方向に所定間隔おきに配置された乱流化促進用空隙部（４）　が形成された風洞実験用のポールサンプルを作成した。
【００７３】
風洞実験の測定結果を、表１あわせて示した。この実施例１５の屋外設置用ポール（１０）によれば、最大振幅の測定値は１．９ｍｍと非常に小さな値となっている。
【００７４】
このことは、屋外設置用ポール（１０）の並列状突起（２）　の切り取りパターンが、全体としてポール本体（１）　をめぐる環状に配置された乱流化促進用空隙部（４）　が形成されるものとなされることにより、風の影響によるカルマン渦の発生周期を変化させて、風直角方向の規則的な振動を阻害し、共振状態が発現しにくいことを示している。
【００７５】
実施例１６
上記図１５の第８実施形態に示す９本の突起（２）　付きポール（１０）を用い、その全長を９００ｍｍとし、その一方の端部から１５０ｍｍ、７５０ｍｍの位置に、内周部に並列状突起嵌入れ用凹部を有する円形の乱流化促進用リング状部材（５）　を嵌め被せて、溶接により取り付けることにより、風洞実験用のポールサンプルを作成した。
【００７６】
風洞実験の測定結果を、表１あわせて示した。この実施例１６の屋外設置用ポール（１０）によれば、最大振幅の測定値は１．６ｍｍと非常に小さい値を示しており、共振現象も発現せず、空力的に非常に安定している結果が得られた。
【００７７】
実施例１７
つぎに、上記の本発明の第１実施形態の屋外設置用ポール（１０）を適用した図３に示す照明ポールを、一様流の風が吹く環境下に設置するとともに、照明ポール（１０）の地際部分のリブ（１４）より１５ｍｍ上方に歪ゲージを貼り付け、ポール（１０）の振動による歪の発生について測定した。
【００７８】
この照明ポール（１０）は、横断面円形のアルミニウム中空押出形材製であり、ポール本体（１）　の全長は７．２ｍ、および内径は２１３ｍｍであり、また突起を含まない外径は２３１ｍｍである。ポール本体（１）　の肉厚は９ｍｍである。そして、このポール本体（１）　の外表面に、風の影響によるカルマン渦に起因する振動を抑制する２４本の並列状突起（２）　が、ポール本体軸線方向に伸びかつポール周方向にポール本体（１）　の中心軸を中心として中心角１５°に対応するピッチで所定間隔おきに設けられたものである。
【００７９】
得られた結果を、図１９の照明ポールの振動による歪測定波形曲線のグラフに示した。
【００８０】
また、本発明の第５実施形態の屋外設置用ポール（１０）を適用した図１２に示す照明ポールを、一様流の風が吹く環境下に設置して、上記の場合と同様に、ポール（１０）の地際部の歪測定を行なった。
【００８１】
この照明ポール（１０）は、第１実施形態の屋外設置用ポール（１０）と同サイズを有するものであるが、ポール本体（１）　の外表面に、風の影響によるカルマン渦に起因する振動を抑制する９本の並列状突起（２）　が、ポール本体軸線方向に伸びかつポール周方向にポール本体（１）　の中心軸を中心として中心角４０°に対応するピッチで所定間隔おきに設けられているものである。
【００８２】
得られた結果を、図２０の照明ポールの振動による歪測定波形曲線のグラフに示した。
【００８３】
さらに、比較例として、従来の突起無しポールを用いた照明ポールを、一様流の風が吹く環境下に設置して、上記の場合と同様に、ポールの地際部の歪測定を行なった。
【００８４】
この従来の突起無しポールを用いた照明ポールは、横断面円形のアルミニウム中空押出形材製であり、ポール本体の全長は７．２ｍ、および内径は２１３ｍｍであり、また突起を含まない外径は２３１ｍｍである。ポール本体の肉厚は９ｍｍである。
【００８５】
得られた結果を、図２１の従来の突起無しポールを用いた照明ポールの振動による歪測定波形曲線のグラフに示した。
【００８６】
上記の図１９の歪測定波形曲線のグラフより明らかなように、２４本の並列状突起（２）　を有する屋外設置用ポール（１０）による照明ポールにおいては、歪の振幅の上下幅が非常に小さいものであるとともに、該歪波形を周波数解析システム（ＦＦＴアナライザ）（図示略）により解析したところ、その振動周波数は１．８Ｈｚであり、このときの風速が１７ｍ／秒であることから、風の影響によるカルマン渦に起因する共振が生じていないことは明らかである。
【００８７】
また、上記の図２０の歪測定波形曲線のグラフより明らかなように、９本の並列状突起（２）　を有する屋外設置用ポール（１０）による照明ポールにおいては、歪の振幅の上下幅は４００μｍ程度である。ＦＦＴアナライザによる歪波形の解析では、その振動周波数は１．７７Ｈｚであり、風の影響によるカルマン渦に起因する共振状態が一部が発現しているが、比較的短時間に振動が減衰していることがわかる。
【００８８】
なお、上記の図２１の歪測定波形曲線のグラフより明らかなように、並列状突起を有しない従来の照明ポールにおいては歪の振幅が非常に大きくなっており、一度共振状態になると、その共振状態が長期間継続していることがわかる。この歪の振幅の上下幅は８００μｍ程度であり、本発明の第５実施形態の照明ポールの約２倍程度もあり、応力値に変換した場合、６００ｋｇ／ｃｍ^２と非常に大きな値であり、アルミニウム合金の疲労限度６５０ｋｇ／ｃｍ^２に近い値を示しており、疲労破壊が生ずる可能性を示している。
【００８９】
また、ＦＦＴアナライザによる歪波形の解析では、その振動周波数は１４．３Ｈｚであり、カルマン渦の発生周期とポールの固有振動数が一致して、共振が生じていることは明らかである。
【００９０】
アルミニウム合金の押出成形を用いて形成した、屋外設置用ポールを用いた前記各構成の屋外設置用ポールは、その形成した並列状突起の効果により、風の影響によるカルマン渦に起因するポールの振動抑制が可能であるとともに、押出成形による形状形成であることから、製造上容易で低コストかつ景観上も優れ、照明ポールや旗ポール、避雷針用ポール、信号灯用ポールとして使用可能なポールとして実用化することができた。
【００９１】
【発明の効果】
本発明は、上述のように、アルミニウム中空押出形材製の屋外設置用ポールであって、ポール本体外表面に、風の影響によるカルマン渦に起因する振動を抑制する多数の並列状突起が、ポール本体軸線方向に伸びかつポール周方向に所定間隔おきに設けられているもので、ポール本体の外表面に設けられた並列状突起により、風の影響による規則的なカルマン渦の発生を阻害することにより、カルマン渦に起因する風直角方向の振動、特に風の影響によるカルマン渦とポールが共振状態になることを防ぐことが可能であり、カルマン渦に起因する繰り返し応力の発生による疲労破壊や折損事故を防ぐことができるという効果を奏する。
【００９２】
また、本発明による屋外設置用ポールは、アルミニウム中空押出形材製であり、その外表面の並列状突起が押出成形の際に同時に形成せられるため、製造容易であるとともに、低コストで製造可能であるという効果を奏する。
【００９３】
本発明の屋外設置用ポールは、外観が非常に優れており、従って、景観上も優れた照明ポール、旗ポール、避雷針用ポール、および信号灯用ポールとして有利に使用し得るという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す屋外設置用ポールの斜視図である。
【図２】図１のポールの横断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態のポールを照明ポールに適用した具体例を示す斜視図である。
【図４】本発明の第２実施形態を示す屋外設置用ポールの斜視図である。
【図５】図４のポールの部分拡大斜視図である。
【図６】本発明の第３実施形態を示す屋外設置用ポールの斜視図である。
【図７】図６のポールの部分拡大斜視図である。
【図８】本発明の第４実施形態を示す屋外設置用ポールの斜視図である。
【図９】図８のポールの部分拡大斜視図である。
【図１０】本発明の第５実施形態を示す屋外設置用ポールの部分拡大斜視図である。
【図１１】図１０のポールの横断面図である。
【図１２】本発明の第５実施形態のポールを照明ポールに適用した具体例を示す斜視図である。
【図１３】本発明の第６実施形態を示す屋外設置用ポールの部分拡大斜視図である。
【図１４】本発明の第７実施形態を示す屋外設置用ポールの部分拡大斜視図である。
【図１５】本発明の第８実施形態を示す屋外設置用ポールの部分拡大斜視図である。
【図１６】本発明の屋外設置用ポールの性能評価テストに使用した空力振動測定装置の縦断面図である。
【図１７】同空力振動測定装置の正面図である。
【図１８】同空力振動測定装置の平面図である。
【図１９】図３に示す本発明の第１実施形態のポールを適用した照明ポールの振動による歪の発生を測定した歪測定波形曲線のグラフである。
【図２０】図１２に示す本発明の第５実施形態のポールを適用した照明ポールの振動による歪の発生を測定した歪測定波形曲線のグラフである。
【図２１】比較例の従来の突起無しポールを用いた照明ポールの振動による歪の発生を測定した歪測定波形曲線のグラフである。
【符号の説明】
１：ポール本体
２：突起
３：螺旋状に配置された乱流化促進用空隙部
４：環状に配置された乱流化促進用空隙部
５：乱流化促進用リング部材
１０：屋外設置用ポール
１１：照明灯

Claims (7)

1. アルミニウム中空押出形材製の屋外設置用ポールであって、ポール本体外表面に、風の影響によるカルマン渦に起因する振動を抑制する多数の並列状突起が、ポール本体軸線方向に伸びかつポール周方向に所定間隔おきに設けられていることを特徴とする屋外設置用ポール。
2. 並列状突起が、ポール本体の中心軸を中心として周方向に中心角１０〜４０°に対応するピッチで配置され、各突起の高さが、ポール本体外表面よりポール本体外径の２〜１０％となされていることを特徴とする請求項１記載の屋外設置用ポール。
3. ポール本体の外径が６０〜４００ｍｍであり、並列状突起の各突起の幅が３〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項１または２記載の屋外設置用ポール。
4. 並列状突起の各突起の長手方向の所要部分に乱流化促進用空隙部が、該突起の部分的切削により形成されていることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項記載の屋外設置用ポール。
5. 乱流化促進用空隙部が、全体としてポール本体をめぐる螺旋状に配置されていることを特徴とする請求項４記載の屋外設置用ポール。
6. 乱流化促進用空隙部が、全体としてポール本体をめぐる環状にかつポール本体の軸線方向に所定間隔おきに配置されていることを特徴とする請求項４記載の屋外設置用ポール。
7. 内周部に並列状突起嵌入れ用凹部を有する乱流化促進用リング部材が、並列状突起を有するポール本体の軸線方向に所定間隔おきに被せ止められていることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項記載の屋外設置用ポール。

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