(57)【要約】【課題】既存のジオデシックドーム（あるいはフラードーム）は接合の強度を得る為に工具を使用したり一定の作業効率を得る為に複数の作業者が必要となる。特に迅速な設置が要求される仮設的なテントの構造体の組立時においては、５〜６本のフレーム端部を１箇所にまとめ、工具を使用してボルト・ナットで共締めする作業を脚立等の高所で行わなければならない状況があり、手間数が多くて危険性も高い。【解決手段】容易に脱着可能なフレームとジョイントの接合方法として、構造体組立時はフレームをジョイント対応箇所に挿入する際、フレーム端部に施された彫込部分がジョイント各部に取り付けられたフックに引っ掛かる事によりワンタッチで挿入接合でき、構造解体時は、ジョイント中央部の締付け部分を緩める事で、フレーム端部の彫込部分がフックから外れ容易にフレームをジョイント挿入部から引き出せるシステムを構築する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正二十面体を構成する各正三角形の各辺をｎ等分割（ｎ≧２）し、各辺の分割点同士を結ぶ事で生成されるより小さな多数の正三角形の各頂点と正二十面体に外接する球の中心を線で結び、これらの線と正二十面体の外接球面との交点同士が線で結ばれた正二十面体に外接する球に内接する多数の三角形によって構成される幾何学形態を利用し、各辺と各頂点の位置に対応する箇所にフレームとジョイントを配したドーム型構造体である。平坦な場所に設置する際、ｎが偶数の場合には半球ライン、ｎが奇数の場合には半球ラインに近い場所にできる比較的平坦なラインを基底部とし、部品構成を極めて少なく単純化し、脱着可能なフレームとジョイントによる接合方法によって、ドーム型構造体の組立解体を迅速かつ容易に実施できることを特徴とする脱着式ドーム型構造体である。
【請求項２】
上述の脱着可能なフレームとジョイントの挿入接合を迅速かつ容易にする為に、フック機構を備え、工具を使用することなくフレームとジョイントを接合・分離できる仕組みによって、迅速かつ容易に組立解体できる事を特徴とする請求項１の脱着式ドーム型構造体である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はドーム型構造体に関し、更に詳しくは、構造体要素間の脱着を容易かつ迅速に行う性能を向上させたドーム型構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来より、ジオデシックドーム（あるいはフラードーム）と呼ばれる同一の球に内接する多数の三角形で構成される略半球状の外観を有するドーム型構造体（以下ジオデシックドーム型構造体）が知られている。ジオデシックドーム型構造体の多くは常設的な建築物として使用されている。【０００３】  一方、仮設テントとして使用されるジオデシックドーム型構造体（以下ジオデシックドーム型テント）が存在するが、このジオデシックドーム型テントは、図７に示すように、鉄製パイプによるフレームとボルト・ナットで構成され、フレーム両端部を平たく圧着した部分に穴を開け、各フレーム同士の端部を１箇所に重ね合わせてボルト・ナットで締付けて固定するという方法で組み立てるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−０６６１１４号公報
【特許文献２】特開２００７−２３９３８８号公報
【特許文献３】ＵＳ２６８２２３５  Ａ
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】バックミンスター・フラー／ロバート・Ｗ・マークス共著  木島安史／梅沢忠雄共訳「バックミンスター・フラーのダイマキシオンの世界」  鹿島出版社  １９７８年３月
【非特許文献２】ロイド・カーン／著  玉井一匡／日本語版監修  「ＳＨＥＬＴＥＲ」  ワールドフォトプレス  ２００１年１０月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  以上に挙げた技術によれば、既存の常設使用のジオデシックドーム型構造体や仮設利用のジオデシックドーム型テントにおいては、多くの部品点数が必要となったり、組立解体作業時の工程において工具の使用が生じたり、一定の作業効率を得る為に複数の作業者が必要となるなど、組立解体を迅速かつ容易に行うための工夫がなされていない。【０００７】  特に迅速な設置が要求されるジオデシックドーム型テントの構造体の組立時においては、図７に示すように５〜６本のフレーム端部の穴を１箇所にまとめ、工具を使用してボルト・ナットできつく締め付けて固定する作業工程が必要で、脚立等の高所で行わなければならない上方のフレーム部材を取り付ける際には、一度仮組みしたボルト・ナットを一旦取り外し、再度締め付け固定する工程が発生することもあり、作業を進めるために複数の作業員が必要となったり、手間数が多く、危険性も高い。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  （請求項１）
請求項１記載の第一発明は、正二十面体を構成する各正三角形の各辺をｎ等分割（ｎ≧２）し、各辺の分割点同士を結ぶ事で生成されるより小さな多数の正三角形の各頂点と正二十面体に外接する球の中心を線で結び、これらの線と正二十面体の外接球面との交点同士が線で結ばれた正二十面体に外接する球に内接する多数の三角形によって構成される幾何学形態を利用し、各辺と各頂点の位置に対応する箇所にフレームとジョイントを配したドーム型構造体である。平坦な場所に設置する際、ｎが偶数の場合には半球ライン、ｎが奇数の場合には半球ラインに近い場所にできる比較的平坦なラインを基底部とし、部品構成を極めて少なく単純化し、脱着可能なフレームとジョイントによる接合方法によって、ドーム型構造体の組立解体を迅速かつ容易に実施できることを特徴とする脱着式ドーム型構造体である。【０００９】  上記によって構成される脱着式ドーム型構造体は分割数ｎによって構造形態が異なり、ここではｎ＝２の場合の構造体（図１（Ａ））、ｎ＝３の場合の構造体（図１（Ｂ）及び図１（Ｃ））を例示する。【００１０】  図２に示すようにフレーム端部は、７２°に切り込んだＰ型端部ｓと６０°に切り込んだＨ型端部ｔの２種類から構成され、端部がＰ型とＨ型によって形成されるＰＨ型フレームｖと両端ともＨ型によって形成されるＨＨ型フレームｗに分類され、分割数ｎによって使用するフレームの長さの種類数が異なり、分割数ｎ＝２の場合は大小２種類（大：ＨＨ型フレームｗ、小：ＰＨ型フレームｖ）で構成され、分割数ｎ＝３の場合は大中小３種類（大：ＨＨ型フレームｗ、中：ＨＨ型フレームｗ、小：ＰＨ型フレームｖ）で構成される。各フレームの長さについては分割数ｎによってそれぞれ一定の比率ｘが存在し、脱着式ドーム型構造体の半径ｒを元に算出する。【００１１】  ジョイントは脱着式ドーム型構造体の分割数ｎの数値にかかわらず共通で使用可能で、５本のフレームを挿入接合するＰ型ジョイント（図３）と６本のフレームを挿入接合するＨ型ジョイント（図４）によって構成される。基底部はＨ型ジョイントに４本のフレームを挿入接合し使用し、分割数ｎ＝２の場合はＬ型台座（図５）、ｎ＝３の場合は∨型台座（図６）を取り付けて使用する。【００１２】  （請求項２）
請求項２記載の第二発明は、上述の脱着可能なフレームとジョイントの挿入接合を迅速かつ容易にする為に、フック機構を備え、工具を使用することなくフレームとジョイントを接合・分離できる仕組みによって、迅速かつ容易に組立解体できる事を特徴とする請求項１の脱着式ドーム型構造体である。【００１３】  上記の脱着可能なフレームとジョイントによって構成される脱着式ドーム型構造体は、組立時にはフレームをジョイント丸板ｏに取り付けられたガイドバーｆに沿って挿入し、フレーム端部に施された彫込部分ａがジョイントｏに取り付けられたフックｂに引っ掛かる事により工具を使わずに接合され、解体時にはジョイント中央部の締付け蝶ナットｃ一箇所のみを工具を使用せずに緩め、ジョイント丸板ｑとジョイント丸板ｏの隙間を広げる事により、フレーム端部の彫込部分ａがジョイントｏに取り付けられたフックｂから外れ、フレームをジョイント挿入部から引き出す仕組みによって、迅速かつ容易に組立解体できる事を特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】  第一発明、または第二発明によれば、本発明による脱着式ドーム型構造体は合理的な幾何学形態を利用し、フレームとジョイントのみの極めて種類の少ない単純化された部品で構成されると共に、組立時はフレームをジョイントのガイドバーｆに沿って挿入し、フレーム端部の彫込部分ａをフックｂに引っ掛けて接合し、解体時はジョイント中央部にある蝶ナットｃ１箇所のみを手で緩め、ジョイント丸板同士の隙間を広げる事で、フレーム端部の彫込部分ａがジョイントｏに取り付けられたフックｂから外れ、容易にジョイント挿入部から引き出す仕組みによって一連の工程をすべて手作業のみで行うことが出来る為、迅速かつ容易に組立解体が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る脱着型ドーム型構造体（分割数ｎ＝２及び３）の正面図
【図２】本発明の実施の形態に係る脱着型ドーム型構造体を構成するＰＨ型フレーム及びＨＨ型フレームの斜視図及び各端部の部分拡大図
【図３】本発明の実施の形態に係る脱着型ドーム型構造体を構成するＰ型ジョイントの正面図及び切断線Ｘ−Ｙによる断面図
【図４】本発明の実施の形態に係る脱着型ドーム型構造体を構成するＨ型ジョイントの正面図及び切断線Ｘ−Ｙによる断面図
【図５】本発明の実施の形態に係る脱着型ドーム型構造体を構成するＬ型台座の斜視図
【図６】本発明の実施の形態に係る脱着型ドーム型構造体を構成する∨型台座の斜視図
【図７】先行技術としてのジオデシックドーム型テントの実施の形態に係るフレームの接合部の部分拡大図
【発明を実施するための形態】
【００１６】  本発明による一実施形態を図１に示す。
【００１７】フレームに使用する素材は軽く引張強度に優れ、構造体を組んだ状態で、しなりによってフックｂ側へ反発しようとする弾性が高く、また環境負荷の低い素材として竹を使用し、寸法は幅：４０〜４２ｍｍ、厚み：１０ｍｍにおいては分割数ｎにかかわらず共通とし、フレーム長さｌは、脱着式ドーム型構造体の半径ｒによって変動し、次の計算式「ｌ＝ｒ×ｘ−（ボルトの直径＋２ｍｍ）」によって算出する。この計算式におけるｘは分割数ｎ毎に設定されたフレーム長さ比率であり、下記にそれぞれの数値を記載する。
ＰＨ型フレームｖは、片側が７２°の切り込み角度のＰ型端部ｓ、もう片側が６０°の切り込み角度のＨ型端部ｔの加工が施され、ＨＨ型フレームｗは、両端とも６０°の切り込み角度のＨ型端部ｔの加工が施されている。またＰ型端部ｓ、Ｈ型端部ｔにかかわらず、竹の表皮（繊維密度の高い）側に彫込部分ａの加工が施され、その面が構造体の外側を向いた状態に取り付けて使用する。
【００１８】  図１（Ａ）は分割数ｎ＝２による脱着型ドーム型構造体で、半球ラインｈ上に頂点が位置し、平坦なラインが得られる為、半球ラインｈ上の各頂点に基底部のジョイントを配置する。基底部のジョイントはＨ型ジョイントにＬ型台座を取り付けて使用する。
分割数ｎ＝２によるドーム型構造体の各辺に対応する箇所に長さ比率ｘの異なる大小２種類のフレーム計６５本が使用され、各数量／フレーム長さ比率ｘはＨＨ型フレーム（大）：３５本／ｘ＝０．６１８、ＰＨ型フレーム（小）：３０本／ｘ＝０．５４７となる。各頂点に対応する箇所にＰ型ジョイント：６個、Ｈ型ジョイント２０個（その内１０個はＬ型台座を取り付ける）の計２６個となる。
フレームとジョイントの配置は、５つの三角形でつくられる五角形の中心部ｕに当たる箇所にＰ型ジョイントが配置され、Ｐ型ジョイントにはＰＨ型フレーム（小）のＰ型端部ｓが挿入接合される。それ以外の各辺や各頂点はすべてＨＨ型フレーム（大）とＨ型ジョイントが配置される。
【００１９】  図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）は分割数ｎ＝３によるドーム型構造体で、半球ラインｈ上には頂点が存在しないが、３／８球ラインｉ及び５／８球ラインｊに沿ったあたりに存在する各頂点が、高さのズレがあるものの比較的平坦なラインが得られる為、３／８球ラインｉ及び５／８球ラインｊに沿ったあたりの各頂点に基底部のジョイントを配置する。
∨型台座は３／８球ラインｉ及び５／８球ラインｊに添ったあたりに存在する各頂点間に生じる２つの高さのズレの差を∨型台座を取り付ける向きによって調整出来るものとし、図６（Ａ）に示す高い位置にＨ型ジョイントを取り付けた状態の∨型高台座ｋと図６（Ｂ）に示す低い位置にＨ型ジョイントを取り付けた状態の∨型低台座ｍとして使用できるものとし、高さの異なるそれぞれのＶ型台座の配列は、３／８球ラインｉの場合、図１（Ｂ）に示すように低ｍ→低ｍ→高ｋ→…の順で、図１（Ｃ）に示すように５／８球ラインｊの場合、高ｋ→高ｋ→低ｍ→…の順で配置される。
また、∨型台座とＨ型ジョイントの取付面についても、基底部が３／８球ラインｉと５／８球ラインｊによって向きが異なる。３／８球ラインｉの場合は、Ｈ型ジョイントのドーム内側面であるアルミ丸板ｑ側に∨型台座を取り付け、５／８球ラインｊの場合は、Ｈ型ジョイントのドーム外側面であるアルミ丸板ｏ側に∨型台座を取り付けて使用する。
図１（Ｂ）に示す分割数ｎ＝３（基底部が３／８球ライン）によるドーム型構造体の各辺に対応する箇所に長さ比率ｘの異なる大中小３種類のフレーム計１２０本が使用され、各数量／フレーム長さ比率ｘはＨＨ型フレーム（大）：５０本  ｘ＝０．４１２、ＨＨ型フレーム（中）：４０本ｘ＝０．４０４、ＰＨ型フレーム（小）：３０本ｘ＝０．３４９となる。各頂点に対応する箇所にＰ型ジョイント：６個、Ｈ型ジョイント４０個（その内１５個は∨型台座を取り付ける）の計４６個となる。
図１（Ｃ）に示す分割数ｎ＝３（基底部が５／８球ライン）によるドーム型構造体の各辺に対応する箇所に長さ比率ｘの異なる大中小３種類のフレーム計１６５本が使用される。各数量はＨＨ型フレーム（大）：８０本ｘ＝０．４１２、ＨＨ型フレーム（中）：５５本ｘ＝０．４０４、ＰＨ型フレーム（小）：３０本ｘ＝０．３４９となる。各頂点に対応する箇所にＰ型ジョイント：６個、Ｈ型ジョイント５５個（その内１５個は∨型台座を取り付ける）の計６１個となる。
フレームとジョイントの配置は、５つの三角形でつくられる五角形の中心部ｕに当たる箇所にＰ型ジョイントが配置され、Ｐ型ジョイントにはＰＨ型フレーム（小）のＰ型端部ｓが挿入接合される。それ以外の各頂点はすべてＨＨ型フレーム（中及び大）とＨ型ジョイントが配置されるが、ＨＨ型フレーム（中）については、Ｐ型ジョイントとＰＨ型フレーム（小）を内包する５つの三角形でつくられる五角形の辺に当たる部分、及びこの五角形に隣接し、この五角形の辺を一辺として共有して構成される六角形（６つの三角形でつくられる）の辺に当たる部分に配置され、残りのＨＨ型フレーム（大）は上述のＨＨ型フレーム（中）で囲われた六角形に内包される６つの辺にあたる部分に配置される。
【００２０】  Ｐ型ジョイント及びＨ型ジョイントは、２枚のアルミ製の丸板の中心部に穴を開け、その内の１枚でありドーム外側面に配置されるアルミ丸板ｏには、更にフレームをジョイントに挿入した状態時の彫込部分ａに対応した位置にステンレス製のＴ字隅金を利用したフックｂをアルミ製丸リベットｅで固定し、フレーム挿入位置を示すガイドバーｆとして、ステンレス製の鍋ネジとナットを取り付け、フレームとガイドバーｆの直接的な接触を避ける緩衝材ｇとして、ビニール製チューブを任意の長さに切り鍋ネジにはめ込む。これによりガイドバーｆは挿入するフレームの幅と厚みを調整し、挿入部を示すガイドの機能を果たしている。
ジョイントとして使用可能な状態とする為には、以上の２枚のアルミ製の丸板を中央部の穴を貫通してステンレス製のボルトｄと蝶ナットｂで締め付ける。その際、フックｂやガイドバーｆが取り付けられた面を２枚のアルミ製の丸板で挟み込んだ状態にして、フックｂやガイドバーｆが取り付けられたアルミ丸板ｏ側からボルトｄを差し込み２枚のアルミ製の丸板を貫通した反対側から蝶ナットｃで締め付ける。
【００２１】  基底部にて使用するＬ型台座及び∨型台座はステンレス板を曲げたものであり、曲げ角度はＬ型台座においては９０°、∨型台座においては８０°とし、ジョイントを取り付ける穴の中心高さはＬ型台座においては１００ｍｍ、∨型台座においては∨型高台座ｋの場合１４０ｍｍ、∨型低台座ｍの場合１００ｍｍとする。
【実施形態の効果】
【００２２】  本発明による実施形態であるドーム型構造体は、最小限の表面積で最大の体積を得ることが出来る球の特性を活かしたものである為、同様の体積をもつ構造体と比べ、効率的に材料を活用できる。また少ない種類の部品で構成され、ジョイントに至っては分割数ｎの異なるドーム型構造体においても共有出来る為、汎用性が高く大量生産に向いている。
弾性があり環境負荷の低い素材である竹をフレームとして使用する事で、ドーム型構造体が竹のしなりによって丸みを帯びる為、背景技術であるジオデシックドーム型構造体や鉄パイプ製のジオデシックドーム型テントと比較してより球体に近い形態となり、幾何学的な形状でありつつも有機的で柔らかな印象をあたえる事が出来る。また全国的な問題となっている放置竹林の活用を促進する上でも効果を期待できる。
【符号の説明】
【００２３】ａ  彫込部分                          ｂ  フック
ｃ  蝶ナット                          ｄ  ボルト
ｅ  アルミ製丸リベット                ｆ  ガイドバー
ｇ  緩衝材                            ｈ  半球ライン
ｉ  ３／８球ライン                    ｊ  ５／８球ライン
ｋ  ∨型高台座                        ｍ  ∨型低台座
ｏ  ジョイント丸板（ドーム外側）      ｑ  ジョイント丸板（ドーム内側）
ｓ  Ｐ型端部                          ｔ  Ｈ型端部
ｕ  Ｐ型ジョイント配置場所            ｖ  ＰＨ型フレーム
ｗ  ＨＨ型フレーム
【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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