(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量が３０〜２００ｇ／ｍ2、通気度が０．１ｃｃ／ｓｅｃ・ｃｍ2以下の膜材を使用した内側膜と外側膜により二重構造をなし、該内側膜と該外側膜をつなぐリブ状ホホズエ膜により空気室が形成され、かつ該リブ状ホホズエ膜には空気が流通自在の開口部が設けられており、該空気室に注入された加圧気体により作業空間を覆うアーチ形状をなし、且つ下記の要件Ａ〜Ｄを同時に満足する空気膜構造体。
Ａ．設置間口幅（ｂ）と開口間口幅（ａ）の比ｂ／ａが１．２０〜１．３５、
Ｂ．全高（ｄ）と有効高さ（ｃ）の比ｄ／ｃが１．１０〜１．３５、
Ｃ．有効高さ（ｃ）と開口間口幅（ａ）の比ｃ／ａが０．２〜０．５、
Ｄ．前記アーチ形状を有する外側膜に関して、その天頂部における曲率半径をｒuとし、外側膜の設置面から前記天頂部に至るまでの周長（Ｌ）に対する中央部（Ｌ／２）での曲率半径をｒmとした場合の比ｒu／ｒ。が１．１５〜１．３０。
【請求項２】
外側膜の外側部及び／又は内側膜の内側部に、補強部材を空気膜構造体と一体に配置した請求項１記載の空気膜構造体。
【請求項３】
前記の補強部材が膜材からなるエアチューブであって、かつ該膜材の重量が１００〜６００ｇ／ｍ2である請求項１又は請求項２記載の空気膜構造体。
【請求項４】
内側膜と外側膜及びを該内側膜と外側膜をつなぐリブ状ホホズエ膜の開口部に逆止弁を設けた請求項１〜３の何れか一項に記載の空気膜構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶の修理や塗装などの工事現場、建築工事現場、仮設展示場、球技場などの作業空間全体を覆って、降雪時でも作業が出来るようにするための軽量であって、しかも設営が簡便な空気膜構造体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、屋外における作業は、雨天や降雪の際は作業を中止し、降雨、降雪が止むのを待って作業の続行を行っている。しかしながら、このような降雨、降雪などの天気に左右されずに、効率的に仕事が行なえるように大型の屋根状膜構造体が提案されている。たとえぱ、このような雨天或いは降雪時の作業空間を確保する方法として、パイプ材などからなる骨組みをシートで覆う構造のものがあるが、大型になるとパイプ材などの重量が増大して運搬、設営、解体に費やす労力が非常に大きくなるという問題がある。
【０００３】
この問題を解決する方法として、本発明者等は、特願平７−３３２５２０号において、送風機等により空気膜構造体内に空気を注入して屋根状形状とし、作業空間を確保する軽量化を達成した空気膜構造体を提案した。しかしながら、この空気膜構造体の場合、降雨には対応できるが、大量の積雪や強風、特に１０ｍ／ｓｅｃを越える強風に対しては座屈を起こし、空気膜構造体が押し潰され、作業空間が確保できなくなる、という問題を有している。
【０００４】
このような積雪や風等の外部荷重による膜構造体の変形、座屈を防ぐ方法としては、軽量鉄骨による架台等を設ける補強があるが、このような構造では、空気膜構造体以外に別に架台を設ける必要があって簡易に空気膜構造体を設営することができない。また、架台等を設ける補強以外の方法では、膜構造体の内圧を高くすることが考えられるが、要求される環境での使用条件に耐えるための内圧を確保するためには、高性能な送風機が必要とされる。また、高い内圧に耐える膜体とするためには、膜体の強度を上げる必要が有り、これによって膜体自体の重量が増加し、運搬、設営、解体等の取扱性が悪くなるという問題を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のような問題に鑑み、設営、解体、運搬が容易であり、かつ大きな風圧にも耐えることができる軽量な空気膜構造体を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
ここに、本発明によれば、（請求項１）重量が３０〜２００ｇ／ｍ2、通気度が０．１ｃｃ／ｓｅｃ・ｃｍ2以下の膜材を使用した内側膜と外側膜により二重構造をなし、該内側膜と該外側膜をつなぐリブ状ホホズエ膜により空気室が形成され、かつ該リブ状ホホズエ膜には空気が流通自在の開口部が設けられており、該空気室に注入された加圧気体により作業空間を覆うアーチ形状をなし、且つ下記の要件Ａ〜Ｄを同時に満足する空気膜構造体が提供される。
Ａ．設置間口幅（ｂ）と開口間口幅（ａ）の比ｂ／ａが１．２０〜１．３５、
Ｂ．全高（ｄ）と有効高さ（ｃ）の比ｄ／ｃが１．１０〜１．３５、
Ｃ．有効高さ（ｃ）と開口間口幅（ａ）の比ｃ／ａが０．２〜０．５、
Ｄ．前記アーチ形状を有する外側膜に関して、その天頂部における曲率半径をｒuとし、外側膜の設置面から前記天頂部に至るまでの周長（Ｌ）に対する中央部（Ｌ／２）での曲率半径をｒmとした場合の比ｒu／ｒ。が１．１５〜１．３０。
【０００７】
（請求項２）  外側膜の外側部及び／又は内側膜の内側部に、補強部材を空気膜構造体と一体に配置した請求項１記載の空気膜構造体、
（請求項３）  前記の補強部材が膜材からなるエアチューブであって、かつ該膜材の重量が１００〜６００ｇ／ｍ2である請求項１又は請求項２記載の空気膜構造体、及び
（請求項４）  内側膜と外側膜及びを該内側膜と外側膜をつなぐリブ状ホホズエ膜の開口部に逆止弁を設けた請求項１〜３の何れか一項に記載の空気膜構造体が提供される。
【０００８】
なお、本発明でいう通気度とは、「ＪＩＳ  Ｌ１０９６  一般織物試験方法」に従い、１．２７ｃｍ水柱の圧力を織物に負荷して測定した時の織物を通過する空気量である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以上に述べた本発明の実施の形態について、以下に図面を参照しながら、その作用と共に詳細に説明する。
図１は、本発明の空気膜構造体を例示した一部に断面を含む斜視図である。
該図において、１は空気膜構造体の本体（以下、「本体」という。）、２は外側膜体、３は内側膜体、４はリブ状ホホヅエ膜であって、これらによって空気室が形成され、この空気室に加圧注入された空気によって屋根状の立体形状が形成される。なお、リブ状ホホヅエ膜（４）は内側膜体（３）と外側膜体（４）とを連結して二重構造すると共に、空気室全体に互いに空気が流通するように円形の開口部（６）が設けられている。このため、空気室に加圧空気が注入されると、空気膜構造体自体が所定の屋根状立体形状に形成され、作業空間を覆うことができる。また、５は外側リブ、７は空気給排気口であって、該空気給排気口（７）は本体（１）を折り畳む際に本体内の空気を迅速に排気する観点から複数個取り付けられていることが好ましいが、その数は空気膜構造体の形状、大きさ、構造などにより適宜決められる。
【００１０】
次に、図２は、図１に示した空気膜構造体の一部を省略した正面図である。該図において、８は送風機を示す。
【００１１】
なお、本体（１）に使用する膜体としては、例えばポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、炭素繊維、ポリオレフィン繊維、及びポリアリレート繊維の群から選ばれた少なくとも１種の繊維からなる織編物の片面または両面にポリウレタン、アクリルゴム、ふっ素ゴム、塩化ビニル系樹脂等をコーティング加工したものを使用することが出来る。このとき、膜体の通気度は０．１ｃｃ／ｓｅｃ・ｃｍ2以下とすることが好ましく、実質的に０ｃｃ／ｓｅｃ・ｃｍ2としておくことが好ましい。何故ならば、膜体の通気度が０．１ｃｃ／ｓｅｃ・ｃｍ2を越えると、本体（１）の空気室内の圧力が低下しその形態保持性がなくなり好ましくない。
【００１２】
次に、内側膜体と外側膜体のそれぞれの重量は、３０〜２００ｇ／ｍ2とすることが必要である。何故ならば、重量が上記の範囲内にあれば、膜体自体の重量を軽量化することができ、本体の設営を迅速かつ簡便に行なえるという作業上の要請を満足させると共に、膜体の引き裂き強度、引張強度等の機械的物性をも同時に満足させることができるからである。つまり、重量が２００ｇ／ｍ2を越えると、空気膜構造体の重量が増して、設営、解体等の作業が面倒で時間を要し、一方３０ｇ／ｍ2未満であると、空気膜構造体自体の機械的物性が低下するため安定した使用が難しい。
【００１３】
ここで、実用的な空気膜構造体の形状寸法に関しては、図２に示すような形状が要求される。ここで、ａは設置間口幅、ｂは開口間口幅、ｃは全高、ｄは有効高さをそれぞれ示している。ここで、実用的な空気膜構造体の形状が適用される寸法の範囲としては、設置間口幅ｂと開口間口幅ａの比ｂ／ａは、１．２０〜１．３５の範囲に設定することが必要である。もし、ｂ／ａが１．２０未満であると、本体が外部荷重により容易に座屈を起こし、一方１．３５を越えると設置面積に対して、作業等に使用できる有効面積の比率が著しく低下するため、経済的ではなくなるという問題が生じる。
【００１４】
次に、全高ｄと有効高さｃの比ｄ／ｃは、１．１０〜１．３５の範囲に設定されることが必要である。ここで、ｄ／ｃが１．１０未満であると前記同様、外部荷重、特に積雪等による本体天頂部付近にかかる荷重に対して、容易に座屈を起こし、１．３５を越えると、使用する膜材が増加し、本体の重量が増すため取扱性がわるくなり、また、本体正面の受風面積が大きくなるため大きな風圧に耐えることができなくなる。
【００１５】
また、有効高さｃと開口間口幅ａの比ｃ／ａは、０．２から０．５の範囲に設定することが必要である。ここで、ｃ／ａが０．２未満であると、居住空間が小さくなるだけではなく、本体形状が設置面に対して平行へ近づいてくるため、本体上に積雪しやすくなり、０．５を越えると、本体へ働く風圧が正（押付け）の領域が増加して、本体へかかる風の荷重が大きなものになるため座屈しやすくなる。
【００１６】
なお、図２に示したように、アーチ形状を有する外側膜体（３）の天頂部における曲率半径ｒu、そして、外側膜体（３）の設置面から前記天頂部に至るまでのアーチの周長Ｌに対する中央部（Ｌ／２部）での曲率半径ｒmとした場合に、その比ｒu／ｒmは、１．１５〜１．３０に設定されることが好ましい。もし、ｒu／ｒmが１．１５未満では、風圧の分布にもよるが、一般に風荷重による本体の座屈挙動としては、設置面から天頂部に対して１／２の高さ位置に微小なしわが入り（ミクロな座屈）、さらに風荷重が大きくなるとたわみが大きくなり全体として倒壊する（マクロな座屈）という現象を惹起することがある。そのため、設置面から天頂部に対して１／２の高さ位置については、剛性を確保する必要がある。なお、ｒu／ｒmが１．３０を越えると本体正面の受風面積が大きくなるため大きな風圧を受けるようになるため、これ以上大きくしても剛性向上の効果は余りない。
【００１７】
本発明の空気膜構造体を以上に述べたような形状とすることにより、空気膜構造体の空気室の内圧が０．００３７ｋｇ／ｃｍ2のとき、風速が１０ｍ／ｓｅｃ〜１６ｍ／ｓｅｃとなっても、その形状を保持することができる。
【００１８】
ここで、本発明の空気膜構造体の空気室へ加圧空気を送るための送風機（８）としては、ブロアーやファンを好適に使用することができる。この場合、該送風機（８）の能力としては、本体（１）からの空気の漏れ量より多くの風量を供給でき、しかも、本体（１）の形状保持が可能な静圧を発生させることができるものであればよい。さらに、該送風機（８）としては、熱風送風機等の加熱空気を供給できるものとすることで、膜材からの熱伝導、膜材からの加熱空気の排出により積雪を有効に融雪できるようにしてもよい。
【００１９】
次に、本発明の他の実施態様を図３を参照しながら、詳細に説明する。なお、図３（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ正面図と側面図を示す。
【００２０】
図３（ａ）において、９は外側膜の外側部及び／又は内側膜の内側部に本体（１）と一体に配置したエアチューブ、１０は該エアチューブを固定するエアチューブ固定具をそれぞれ示す。ここで、該エアチューブ（９）はコンプレッサ等（図示せず）から空気を供給することによりアーチ形状を形成するが、このアーチ形状については、本体の形状により任意に設計することができ、特に限定されるものではない。なお、エアチューブ（９）の設置本数は、風の状況等により適宜選択でき、エアチューブ固定具（１０）により本体（１）と一体に固定して使用する。また、エアチューブ（９）に使用される膜体としては、例えばポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、炭素繊維、ポリオレフィン繊維、及びポリアリレート繊維の群から選ばれた少なくとも１種の繊維からなる織編物の片面または両面にポリウレタン、アクリルゴム、ふっ素ゴム、塩化ビニル系樹脂等をコーティング加工したものを使用することが出来る。このとき、膜体の通気度は実質的に０ｃｃ／ｓｅｃ・ｃｍ2としておくことが好ましい。更に、エアチューブ（９）の膜体重量は、１００〜６００ｇ／ｍ2とすることが好ましい。何故ならば、重量が６００ｇ／ｍ2を越えると、膜体の剛性が増加するため、収納する場合に嵩高となり、一方１００ｇ／ｍ2未満であると、エアチューブ自体の機械的物性が低下し安定した使用が難しい。
【００２１】
補強部材による補強として、他の実施態様を図４を参照しながら、より詳細に説明する。図４（ａ）は補強部材を装着した空気膜構造体の正面図を示す。該図において、１１は補強部材を示す。なお、該補強部材（１１）としては、金属製、樹脂製の棒、パイプを使用することができ、数本の補強部材を繋ぎあわせて一本の補強部材としてもよい。
【００２２】
ただし、該補強部材として、その重量が１００〜６００ｇ／ｍ2である膜材を使用したエアチューブで構成することにより、該補強部材はその弾性により、本体内側膜の居住空間側に膜体形状に沿うように配置されるようになり、補強部材が直線状態に戻ろうとする反発力を本体（１）が受けるようになって、本体（１）は常に持ち上げられる状態になり、剛性が大きくなる。
【００２３】
次に、図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ断面図を示し、１２は補強部材固定具を示す。ここで、補強部材（１１）の本体（１）への固定については、図示したように空気室間の凹み部分に配置すると、補強部材（１１）のずれが生じにくい。また、補強部材固定具（１２）は、マジックテープ等により簡単に脱着可能とすることができる。
【００２４】
更に、図５は内側膜と外側膜をつなぐリブ状ホホズエ膜の開口部に設ける逆止弁の作用を説明するための説明図であって、図（ａ）は正面図、図（ｂ）は図（ａ）におけるＤ−Ｄ矢視断面図をそれぞれ示す。
【００２５】
該図５（ａ）において、１３は逆止弁を示し、該逆止弁（１３）はリブ状ホホズエ膜（４）の開口部に設けられている。また、図５（ｂ）において、１４は固定板、１５はゴムシート、１６は止めネジをそれぞれ示しており、ゴムシート（１５）は固定板（１４）に対して、止めネジ（１６）によって固定することで、軽量化、低コスト化されている。
【００２６】
次に、以上のように設けられた逆止弁の作用について、図６を参照しながら説明する。なお、図６（ａ）及び（ｂ）は、図１の部分拡大図であって、空気の流れ方向を矢印で示してある。
【００２７】
該図に示すように、逆止弁（１３）はリブ状ホホズエ膜４の開口部に設けられている。ここで、該逆止弁（１３）は、空気室（１７）の内圧が空気室（１８）の内圧より低い場合には、ゴムシート（１５）が変形し、空気室（１７）への空気の流入を許容し、空気室（１７）の内圧が空気室（１８）の内圧より高い場合には、ゴムシート（１５）が固定板（１４）の開口部を塞ぎ、補強空気室（１４）の空気の流出を防ぐ役割を果たす。一般的に、本体（１）の急変形時には本体（１）の内圧が急激に上昇し、その結果として本体（１）から送風機や膜材を経て大気中へ空気が流出する。このため、逆止弁（１３）を設けることで、本体（１）内の空気量の漏れ（空気圧の低下）を防止することによって、結果的に本体（１）に座屈が生じることを防ぐことができる。なお、本発明においては、逆止弁（１３）は、本体（１）の空気室へ送風機から空気を送る場合には容易に開いて、本体（１）が所定の立体形状を形成できるような空気の流れ方向を採るよう＋に設けられていることは言うまでもない。
【００２８】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、降雨時は勿論、降雪時や強風時でも積雪や風圧による空気膜構造体の倒壊を引き起こすことなく、しかも、構成が簡単であって、かつ軽量なため、設営、解体、運搬等の作業が容易である空気膜構造体を提供できる、という格別顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の空気膜構造体を例示した一部に断面を含む斜視図である。
【図２】図１に示した空気膜構造体の一部を省略し、模式的に表した正面図である。
【図３】（ａ）は、本発明の実施態様を例示した正面図である。
（ｂ）は、本発明の実施態様を例示した側面図である。
【図４】（ａ）は、補強部材を装着した空気膜構造体の正面図を示す。
（ｂ）は、そのＣ−Ｃ断面図を示す
【図５】（ａ）は本発明の他の実施態様を示す一部に断面を施した正面図である。
（ｂ）は逆止弁の正面図を示す。
【図６】逆止弁の作用を説明するための、図５（ａ）におけるＤ−Ｄ矢視断面図である。
【符号の説明】
１  空気膜構造体本体
２  外側膜体
３  内側膜体
４  リブ状ホホヅエ膜
６  開口部
７  空気給排気口
８  送風機
９  エアチューブ
１０  エアチューブ固定具
１１  補強部材
１２  補強部材固定具
１３  逆止弁
１４  固定板
１５  ゴムシート
１６  止めネジ
【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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