(57)【要約】【課題】  風による振動・騒音の発生を抑えられる格子体の提供。【解決手段】  複数の格子材１，１，…を間隔をおいて備え、格子材１は、断面形状が長方形で、一端１ａから中間位置１ｂまで又は一端１ａから他端１ｃまでの範囲がねじってあり、ねじりにより断面の向きが徐々に変化している。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の格子材を間隔をおいて備え、格子材は、断面形状が長方形で、一端から中間位置まで又は一端から他端までの範囲がねじってあり、ねじりにより断面の向きが徐々に変化していることを特徴とする格子体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手摺等に用いられる格子体に関する。
【背景技術】
【０００２】
橋の欄干やベランダの手摺などには、細い棒状の格子材を間隔をおいて取付けた格子体が用いられる。このような格子体は、強風時に振動・騒音が発生する問題がある。振動・騒音が発生するメカニズムを説明すると、図１３に示すように、格子材９０に風が当たると風下側に左右交互に規則正しい渦９１が放出され、渦９１が放出される瞬間に格子材９０の近傍の圧力が低くなるために格子材９０は渦９１が放出される側に変位する。渦９１が左右交互に周期的に放出されることにより、格子材９０も左右に（風の流れと垂直方向に）周期的に変位し、振動となる。断面が一様な格子材９０では、どの位置からも同じ状態で渦９１が放出されるため、格子材９０の長手方向全長に渦９１がそろい、加振力が全長にわたって同じ方向に働き、振幅が大きくなる。また、断面が一様な格子材９０を両端で支持する場合、支持点間の丁度、中間点の振幅が最大となる一次モード（図１４参照）で最も振動し易くなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は以上に述べた実情に鑑み、風による振動・騒音の発生を抑えられる格子体の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を達成するために請求項１記載の発明による格子体は、複数の格子材を間隔をおいて備え、格子材は、断面形状が長方形で、一端から中間位置まで又は一端から他端までの範囲がねじってあり、ねじりにより断面の向きが徐々に変化していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１記載の発明による格子体は、複数の格子材を間隔をおいて備え、格子材は、断面形状が長方形で、一端から中間位置まで又は一端から他端までの範囲がねじってあり、ねじりにより断面の向きが徐々に変化していることで、風を受けたときに格子材の長手方向で渦が放出される位置が徐々に異なり、格子材の長手方向で渦がそろわなくなることで、格子材に働く加振力も一様ではなくなり、位置によって左または右の不均一な力が格子材に同時に働き、左右の力が互いに打ち消しあうことや、ねじることで断面の向きに応じて風と垂直方向の剛性が変化することにより、格子材の振幅が小さくなるため、風による振動・騒音の発生を抑えられる。また、断面が長方形の格子材をねじることで、断面が正方形の格子材をねじった場合と比べ、長手方向で見付幅が大きく変動するため、格子材の風下側に放出される渦の位置が長手方向で大きく異なることや、正方形の場合より長手方向で同一断面になることが少ないことから、より一層格子材の長手方向で渦の位置が異なり、渦がそろいにくくなるため、より広いねじり角度の範囲で振動・騒音の発生を抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の格子体の一実施形態を示す正面図である。
【図２】（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は図１のＣ−Ｃ断面図、（ｄ）は図１のＤ−Ｄ断面図、（ｅ）は図１のＥ−Ｅ断面図である。
【図３】本発明の格子体の他の実施形態を示す正面図である。
【図４】（ａ）は図２のＦ−Ｆ断面図、（ｂ）は図２のＧ−Ｇ断面図、（ｃ）は図２のＨ−Ｈ断面図、（ｄ）は図２のＩ−Ｉ断面図、（ｅ）は図２のＪ−Ｊ断面図、（ｆ）は図１のＫ−Ｋ断面図である。
【図５】試験装置の概略図である。
【図６】実施例１の格子体に風を当てたときの風速と振動加速度レベルの関係を示すグラフである。
【図７】実施例２の格子体に風を当てたときの風速と振動加速度レベルの関係を示すグラフである。
【図８】実施例３の格子体に風を当てたときの風速と振動加速度レベルの関係を示すグラフである。
【図９】実施例４の格子体に風を当てたときの風速と振動加速度レベルの関係を示すグラフである。
【図１０】実施例５の格子体に風を当てたときの風速と振動加速度レベルの関係を示すグラフである。
【図１１】比較例１の格子体に風を当てたときの風速と振動加速度レベルの関係を示すグラフである。
【図１２】断面が長方形でねじってある格子材に風が当たったときの渦の発生状態を模式的に示す図である。
【図１３】従来の格子材に風が当たったときに振動が発生する様子を示す図である。
【図１４】格子材の振動モードを模式的に示す図である。
【図１５】格子材をねじり加工するときの様子を模式的に示す図であって、（ａ）はねじり割合が１００％のとき、（ｂ）はねじり割合が７０％のときを示す。
【図１６】実施例６の格子体に風を当てたときの風速と振動加速度レベルの関係を示すグラフである。
【図１７】実施例７の格子体に風を当てたときの風速と振動加速度レベルの関係を示すグラフである。
【図１８】実施例８の格子体に風を当てたときの風速と振動加速度レベルの関係を示すグラフである。
【図１９】実施例９の格子体に風を当てたときの風速と振動加速度レベルの関係を示すグラフである。
【図２０】比較例２の格子体に風を当てたときの風速と振動加速度レベルの関係を示すグラフである。
【図２１】実施例１０の格子体に風を当てたときの風速と振動加速度レベルの関係を示すグラフである。
【図２２】実施例１１の格子体に風を当てたときの風速と振動加速度レベルの関係を示すグラフである。
【図２３】実施例１２の格子体に風を当てたときの風速と振動加速度レベルの関係を示すグラフである。
【図２４】実施例１３の格子体に風を当てたときの風速と振動加速度レベルの関係を示すグラフである。
【図２５】実施例１４の格子体に風を当てたときの風速と振動加速度レベルの関係を示すグラフである。
【図２６】比較例３の格子体に風を当てたときの風速と振動加速度レベルの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１，２は、本発明の格子体２の一実施形態を示している。本格子体２は、ベランダの手摺に用いられるものであって、一対の柱３，３と、柱３，３の上端に架設した笠木４と、柱３，３の下部に架設した下弦材５と、笠木４と下弦材５との間に左右方向に間隔をおいて取付けた複数の格子材１，１，…とからなる。
【０００８】
格子材１は、図２（ａ）に示すように、縦３５ｍｍ、横１５ｍｍの縦横比７：３の長方形断面の中空のアルミ押出形材で形成されている。格子材１は、図１に示すように、上端１ａから中間位置１ｂまでの範囲Ｘは、断面の中心を軸としてねじってあり、ねじることで図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、断面の向きが徐々に変化している。格子材１の中間位置１ｂから下端１ｃまでの範囲Ｙは、ねじっていない一様な断面となっている。
【０００９】
図３，４は、本発明の格子体２の他の実施形態を示している。格子材１は、先の実施形態と同じ長方形断面の中空のアルミ押出形材で形成してあり、上端１ａから下端１ｃまでの全長が断面の中心を軸としてねじってあり、ねじることで図４（ａ）〜（ｆ）に示すように、断面の向きが徐々に変化している。
【００１０】
図１５は、格子材１をねじり加工するときの様子を示している。ねじり加工は、固定チャック部７と回転チャック部８とを有するねじり加工機により行っており、図１５（ａ）に示すように、全長ねじる場合は格子材１の一端部と他端部を固定チャック部７と回転チャック部８にそれぞれ把持し、回転チャック部８を中心軸回りに所定角度回転させる。格子材１の全長のうちの一部をねじる場合には、図１５（ｂ）に示すように、固定チャック部７又は回転チャック部８の把持位置をずらし、両チャック部７，８の間隔を短くした上で回転チャック部８を回転させる。
【００１１】
下記表１に示すように、縦横比が７：３の格子材１を用い、ねじり角度とねじり割合（格子材の全長のうちのねじってある範囲の割合）を異ならせた格子体２を作成し、図５（ａ）に示すように、各格子体２に風速を２〜２０ｍ／ｓの範囲で２ｍ／ｓ刻みで変化させた風を、風向き（図中のα）０〜９０°の範囲で１５°刻みで当てたときに騒音が発生するかどうか試験した。試験体Ｎｏ．１〜２２は、ねじり割合を１００％とし、ねじり角度を４５°から３６０°まで１５°刻みで変化させてある。試験体Ｎｏ．２３〜３２及び１６は、ねじり角度を２７０°とし、ねじり割合を５０％から１００％まで５％刻みで変化させた。
【００１２】
【表１】
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【００１３】
試験の結果、ねじり角度を変化させた試験体Ｎｏ．１〜２２の結果より、ねじり角度を２１０°〜３６０°とした場合に騒音が発生しなくなることが分かった。また、ねじり割合を変化させた試験体Ｎｏ．２３〜３２及び１６の結果より、ねじり割合が７０％〜１００％で騒音が発生しなくなることが分かる。
【００１４】
比較のために、格子材１が縦・横２０ｍｍの正方形断面の格子体についても、ねじり角度とねじり割合を異ならせたものを作成し、長方形断面のときと同じように風を当てたときに騒音が発生するかどうか試験した。試験結果を表２に示す。
【００１５】
【表２】
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【００１６】
表２より明らかなように、格子材の断面が正方形の場合は、ねじり角度が８５°又は９０°で、ねじり割合が６５％〜９５％のときに騒音が発生しなくなることが分かる。
これに対し格子材１の断面が長方形の場合は、騒音が発生しなくなるねじり角度が２１０°〜３６０°と大きく、範囲も広くなる。また、格子材の断面が正方形の場合には、ねじり割合が１００％（全長ねじり）だと騒音が発生するのに対し、格子材の断面が長方形の場合には、ねじり割合が１００％でも騒音の発生を抑えられる。
【００１７】
次に、格子材の断面が長方形（縦横比７：３）のものについて、ねじり角度２１０°でねじり割合１００％のもの（実施例１）、ねじり角度２７０°でねじり割合１００％のもの（実施例２）、ねじり角度３６０°でねじり割合が１００％のもの（実施例３）、ねじり角度２７０°でねじり割合が７０％のもの（実施例４）、ねじり角度２７０°でねじり割合が７５％のもの（実施例５）について、図５（ａ）に示すように、風向き（図中のα）を０°，３０°，６０°と変化させ、風速を２〜２０ｍ／ｓの間で変化させたときの、図５（ｂ）に示すように、格子材１の下端より全長の１／４の位置に取付けた加速度ピックアップ６の振動加速度レベルを測定した。比較のために、格子材１をねじってないもの（比較例１）についても測定した。測定結果を図６〜１１に示す。なお、加速度ピックアップ６を格子材１の下端より全長の１／４の位置に取付けているのは、格子材の断面が正方形の場合は格子材が主として一次モード（図１４参照）で振動するのに対し、格子材の断面が長方形の場合は格子材が主として二次モード（図１４参照）で振動するためである。
【００１８】
図１１に示すように、格子材１をねじってない比較例１では、風向き０°にて風速１０ｍ／ｓを越えると振動加速度レベルが１３０ｄＢ以上となり、風速１２，１４ｍ／ｓになると振動加速度レベルが１５０ｄＢ以上となったのに対し、格子材１を全長又は部分的にねじってある実施例１〜５では、図６〜１０に示すように、測定した何れの風向き、風速においても、振動加速度レベルが１３０ｄＢ以上になることがなかった。
ねじり割合が１００％と共通でねじり角度を２１０°，２７０°，３６０°と違わせた実施例１，２，３の比較では、ねじり角度が２１０°の実施例１よりもねじり角度が２７０°，３６０°の実施例２，３の方が、全体的に振動加速度レベルが小さくなった。ねじり角度が２７０°と共通でねじり割合を７０％，７５％，１００％と違わせた実施例２，４，５の比較では、大きな違いはなかった。
なお、比較例１についての試験より、振動加速度レベルと官能評価（人が耳で聞いて行う評価）との間には、おおむね下記表３に示すような関係があることがわかっており、振動加速度レベルが１３０ｄＢ未満であると、騒音は感じられないか、聴こえても気にならないレベルである。
【００１９】
【表３】
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【００２０】
さらに、縦２０ｍｍ、横１５ｍｍで縦横比が４：３の正方形に近い長方形断面の格子材１を用いた場合と、縦４０ｍｍ、横１５ｍｍで縦横比が８：３とより縦長の長方形断面の格子材１を用いた場合についても同様の試験を行った。
下記表４に示すように、縦横比が４：３の格子材１を用い、ねじり角度とねじり割合を異ならせた格子体２を作成し、図５（ａ）に示すように、各格子体２に風速を２〜２０ｍ／ｓの範囲で２ｍ／ｓ刻みで変化させた風を、風向き（図中のα）０〜９０°の範囲で１５°刻みで当てたときに騒音が発生するかどうか試験した。試験体Ｎｏ．２０１〜２１７は、ねじり割合を１００％とし、ねじり角度を９０°、１３５°から３６０°まで１５°刻みで変化させてある。試験体Ｎｏ．２１８〜２２７及び２１１は、ねじり角度を２７０°とし、ねじり割合を５０％から１００％まで５％刻みで変化させた。
【００２１】
【表４】
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【００２２】
試験の結果、ねじり角度を変化させた試験体Ｎｏ．２０１〜２１７の結果より、ねじり角度を１９５°〜３６０°とした場合に騒音が発生しなくなることが分かった。また、ねじり割合を５０〜９５％にしたものは、ねじり加工時に断面のコーナー部に亀裂が生じてねじり加工不可であったため試験できなかったが、格子材１の肉厚を厚くしたり格子材１の全長を長くしたりすればねじり加工は可能であり、その場合に先に述べた縦横比７：３のときや、後述する縦横比８：３のときと同様の傾向となるのは明らかである。
【００２３】
次に、格子材１の縦横比が４：３のものについて、ねじり角度１９５°でねじり割合１００％のもの（実施例６）、ねじり角度２１０°でねじり割合１００％のもの（実施例７）、ねじり角度２７０°でねじり割合が１００％のもの（実施例８）、ねじり角度３６０°でねじり割合が１００％のもの（実施例９）について、図５（ａ）に示すように、風向き（図中のα）を０°，３０°，６０°と変化させ、風速を２〜２０ｍ／ｓの間で変化させたときの、図５（ｂ）に示すように、格子材１に取付けた加速度ピックアップ６の振動加速度レベルを測定した。加速度ピックアップ６は、縦横比４：３の正方形に近い断面の場合、格子材１が主として一次モード（図１４参照）で振動するため、格子材１の長手方向の中央位置に取付けた。比較のために、格子材１をねじってないもの（比較例２）についても測定した。測定結果を図１６〜２０に示す。
【００２４】
図２０に示すように、格子材１をねじってない比較例２では、風向き０°にて風速８ｍ／ｓを越えると振動加速度レベルが１３０ｄＢ以上となり、風速が速くなるにつれて振動加速度レベルが大きくなった。これに対し、格子材１をねじってある実施例６〜９では、図１６〜１９に示すように、測定した何れの風向き、風速においても、振動加速度レベルが１３０ｄＢ以上になることがなかった。ねじり角度の違いによる目立った違いはなく、風速が速くなっても１２０ｄＢ以下に抑えられる。
【００２５】
下記表５に示すように、縦横比が８：３の格子材１を用い、ねじり角度とねじり割合を異ならせた格子体２を作成し、図５（ａ）に示すように、各格子体２に風速を２〜２０ｍ／ｓの範囲で２ｍ／ｓ刻みで変化させた風を、風向き（図中のα）０〜９０°の範囲で１５°刻みで当てたときに騒音が発生するかどうか試験した。試験体Ｎｏ．３０１〜３１７は、ねじり割合を１００％とし、ねじり角度を９０°、１３５°から３６０°まで１５°刻みで変化させてある。試験体Ｎｏ．３１８〜３２７及び３１１は、ねじり角度を２７０°とし、ねじり割合を５０％から１００％まで５％刻みで変化させた。
【００２６】
【表５】
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【００２７】
試験の結果、ねじり角度を変化させた試験体Ｎｏ．３０１〜３１７の結果より、ねじり角度を２１０°〜３６０°とした場合に騒音が発生しなくなることが分かった。また、ねじり割合を変化させた試験体Ｎｏ．３１８〜３２７及び３１１の結果より、ねじり割合が６０％〜１００％で騒音が発生しなくなることが分かる。
【００２８】
次に、格子材１の縦横比が８：３のものについて、ねじり角度２１０°でねじり割合１００％のもの（実施例１０）、ねじり角度２７０°でねじり割合１００％のもの（実施例１１）、ねじり角度３６０°でねじり割合が１００％のもの（実施例１２）、ねじり角度２７０°でねじり割合が６０％のもの（実施例１３）、ねじり角度２７０°でねじり割合が７０％のもの（実施例１４）について、図５（ａ）に示すように、風向き（図中のα）を０°，３０°，６０°と変化させ、風速を２〜２０ｍ／ｓの間で変化させたときの、図５（ｂ）に示すように、格子材１に取付けた加速度ピックアップ６の振動加速度レベルを測定した。加速度ピックアップ６は、縦横比８：３とより縦長の長方形断面の場合、格子材１が主として二次モード（図１４参照）で振動するため、格子材１の下端より全長の１／４の位置に取付けた。比較のために、格子材１をねじってないもの（比較例３）についても測定した。測定結果を図２１〜２６に示す。
【００２９】
図２６に示すように、格子材１をねじってない比較例３では、風向き０°にて風速１２ｍ／ｓを越えると振動加速度レベルが１３０ｄＢ以上となり、風速１４ｍ／ｓでは１５０ｄＢを超えた。これに対し、格子材１をねじってある実施例１０〜１４では、図２１〜２５に示すように、測定した何れの風向き、風速においても、振動加速度レベルが１３０ｄＢ以上になることがなかった。ねじり角度の違いによる目立った違いはなく、風速が速くなっても１２０ｄＢ以下に抑えられる。ねじり角度が２７０°と共通でねじり割合を６０％，７０％，１００％と違わせた実施例１１，１３，１４の比較では、大きな違いはなかった。
【００３０】
以上に述べたように本格子体２は、格子材１の断面形状が長方形で、格子材１は一端１ａから中間位置１ｂまで又は一端１ａから他端１ｃまでの範囲がねじってあり、ねじりにより断面の向きが徐々に変化していることで、風による振動・騒音の発生を抑えられる。また、断面が長方形の格子材１をねじることで、断面が正方形の格子材をねじった場合と比べ、より広いねじり角度の範囲で振動・騒音の発生を抑えられる。
その理由について考察すると、次の点が考えられる。ねじってある長方形断面の格子材１は、ねじってある正方形断面の格子材に比べて、図１２に示すように、一端から他端までの間で長手方向の位置によって見付け幅がａ，ｂ，ｃと大きく変動するため、格子材１の風下側に放出される渦の位置が長手方向で大きく異なる。また、長方形断面は正方形断面に比べて、長手方向で同一断面になることが少なく、長手方向で渦がそろいにくくなる。長手方向で渦の位置が異なりそろいにくくなると、格子材１に働く加振力も一様ではなくなり、位置によって左または右の不均一な力が、同一の格子材１に同時に働く。長方形断面は正方形断面に比べて、長手方向の位置による力の不均一性が高く、左右の力が互いに打ち消しあう効果が大きいことにより、広い範囲で格子材１の振動を抑えることができると考えられる。
また、格子材１をねじることにより、断面の向きに応じて風と垂直方向の剛性が変化する。長方形断面は正方形断面に比べて、長手方向で風と垂直方向の剛性の変化が大きいことから、広い範囲で格子材１の振動を抑えることができると考えられる。
【００３１】
格子材１は、縦横比の如何にかかわらず、ねじり角度が略２１０°〜３６０°で、ねじってある範囲の割合が７０％〜１００％であることが好ましい。これにより、上記の振動・騒音を抑える効果が確実に発揮される。格子材の断面が正方形の場合と比べると、ねじり角度の範囲が広く、また、全長ねじってあってもよいので、加工が容易であると共に、デザインバリエーションも多く揃えることができる。格子材１は、断面形状が長方形でさえあれば、上記した振動を抑える原理は同じように働くので、上記のねじり角度、ねじり割合において、振動が抑えられる。長方形断面には、例えば長方形の角部をＲ状に面取りしたものなどが含まれる。
【００３２】
本発明は以上に述べた実施形態に限定されない。ねじり角度は、略２１０°〜３６０°以外の角度であっても、ねじってないものよりは振動・騒音を軽減できる。格子材は、縦横比を適宜変更することができ、また、中空材に限らず、中実材であってもよい。本発明は、手摺に限らず、格子材を間隔をおいて有する格子体に広く適用できる。
【符号の説明】
【００３３】
１  格子材
２  格子体
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2020076297.tif 000026
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2020076297.tif 000029
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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