(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定長トラス部材からなる一対の弦材と可変長トラス部材からなる伸縮調節可能な一対の束材とを相互に回動自在に結合して四辺形の格子状に形成するとともに、一方の対角線に沿って両節点間に、前記弦材及び前記束材と相互に回動自在に斜材を結合させて、基本要素となる最小単位トラスを構成し、該最小単位トラスをその束材を共有させつつ多数梯子状に連設して骨組みしたことを特徴とする形状可変トラス架構。
【請求項２】
前記請求項１における形状可変トラス架構を複数離間させて並設し、これらの各形状可変トラス架構間を固定長の連結部材で結合したことを特徴とする形状可変立体トラス架構。
【請求項３】
前記請求項２における形状可変立体トラス架構を構成している下側の弦材に天井仕上材を付設したことを特徴とする形状可変天井。
【請求項４】
前記請求項２における形状可変立体トラス架構を構成している上側の弦材に屋根外装材を付設したことを特徴とする開閉式屋根。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基本要素となる最小単位のトラスの一部に伸縮調節可能なトラス部材を組み込んで、形状可変に構成したトラス架構およびこの形状可変トラス架構を複数用いて構成する形状可変立体トラス架構、並びにこの形状可変立体トラス架構に、天井仕上材および屋根外装材を付設して構成する形状可変天井および開閉式屋根に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来における形状可変トラス架構の構造例として、特開昭６０−２２８０９７号公報のものが知られている。これは、図５（ａ）に示す形状可変な基本立体トラス３６を最小構成要素の基本単位として多数連設したものである。即ち、この基本立体トラス３６は、伸縮可能な３本の可変長トラス部材３１を回動自在に結合形成した形状可変三角トラス３２に対し、これを挟んでその両側に３本の固定長トラス部材３３を回動自在に結合形成してなる２つの形状固定三角トラス３４，３４を平行に離間させて設けるとともに、これら形状固定三角トラス３４，３４と形状可変三角トラス３２とはその頂点（節点）位置を回転角度で６０°ずらして三角形状を逆向きに配し、かつ形状可変三角トラス３２の各頂点（節点）から両側の２つの形状固定三角形トラス３４におけるそれぞれ直近の辺両端部の計４つの頂点（節点）に向けて、４本の等長な固定長トラス部材３５を総計で１２本設けて各々の節点を回動自在に連結した構成となっている。そして、この基本立体トラス３６における上記形状固定三角トラス３４を共有させつつ、当該基本立体トラス３６を複数直列に連設することによって所望長の形状可変立体トラス架構を得ている。
【０００３】
図５（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は上記従来の基本立体トラス３６の形状変形例を示したものである。即ち、基本立体トラス３６において、その中央に位置する形状可変三角トラス３２の各可変長トラス部材３１の長さを伸ばして当該形状可変三角形トラス３２のサイズを相似形に大きくすると、同図において基本立体トラス３６の上下端面を構成している形状固定三角形トラス３４、３４間の距離が平行に近づく。さらに可変長トラス部材３１の長さを最長に伸ばすと、この各可変長トラス部材３１両端の２つの節点と形状固定三角トラス３４，３４の頂点とを結ぶ４本の固定長トラス部材３５が、略直線をなして可変長トラス部材３１に沿って重なり、これにより小さく折り畳むことが可能である。従って、この基本立体トラス３６を多数連接させてなる形状可変トラス架構では、その伸縮率を大きく得ることができる。
【０００４】
また、上記基本立体トラス３６では２つの形状固定三角トラス３４，３４は形状可変三角トラス３２を挟んでこれを対称面とする位置関係をとるようになっており、形状可変三角トラス３２における１つの可変長トラス部材３１の長さを変化させると、その可変長トラス部材３１に各々２本の固定長トラス部材３５，３５で繋がれて対称位置にある２つの頂点間の距離が変化することになる。従って、３本の可変長トラス部材３１の長さを任意に違えて設定することによって、基本立体トラス３６両端の形状固定三角トラス３４，３４が相互になす面角度を自由度高く調節でき、よって当該基本立体トラス３６を複数直列に連接させてなる形状可変トラス架構は３次元的にその形態を屈曲させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般的にトラス体は建物の屋根架構としても用いられるが、上記従来の形状可変トラス架構のように大きな伸縮率が得られるものを用いて開閉式屋根架構を構成すれば開口率に優れたものが形成できる。しかしながら、この従来の形状可変トラス架構では、変形自由度が高い反面、基本立体トラス３６自体の構成部材点数が多く、組立も面倒でコストの低減が図り難い。また、そればかりか、基本立体トラス３６は３次元的に変位するから、この基本立体トラス３６を多数縦横に連ねて平面的に広がる架構の屋根構造となして、これを開閉すべく一方向に向けて伸縮させる構成とするには不向きなものであった。
【０００６】
さらに、建物の天井部分は凹凸のない平坦な面形状を採るのが一般的であるのに対し、上記従来の形状可変トラス架構では、基本立体トラス３６自体がそもそも１４面の三角トラスを立体的に組み上げて構成される構造のため、隣接する三角形トラス同士は相互にある角度をもって繋がれており、よって天井面に凹凸が現れてしまい、美観上からも好ましくなかった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、構造強度を損なうことなくトラス下部を一直線状に形成し得るとともに小さく折り畳むことが可能で、しかも構造が簡易でコスト低減が図りやすい形状可変トラス架構、及びこの形状可変トラス架構を用いて構成される下面を平坦に形成でき、かつ小さく折り畳むことが可能な形状可変立体トラス架構ならびに、この形状可変立体トラス架構を用いた形状可変天井および開閉式屋根を提供することにある。
【０００８】
【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にかかる形状可変トラス架構では、固定長トラス部材からなる一対の弦材と可変長トラス部材からなる伸縮調節可能な一対の束材とを相互に回動自在に結合して四辺形の格子状に形成するとともに、一方の対角線に沿って両節点間に、前記弦材及び前記束材と相互に回動自在に斜材を結合させて、基本要素となる最小単位トラスを構成し、該最小単位トラスをその束材を共有させつつ多数梯子状に連設して骨組みする構成とした。
【０００９】
上記構成によれば、基本要素となる四辺形の最小単位トラスの束材が伸縮調節可能であるから、束材の長さを調節して弦材と束材とのなす角度を任意に設定して、前記最小単位トラスが形成する四辺形状を任意の形に形成できる。
【００１０】
即ち、四辺形をなす最小単位トラスの形状が矩形となるように可変長の束材の長さを調節すると、トラス架構はその上側及び下側に連結配置された多数の弦材が直線状に伸びて凹凸のない形状になる。また、可変長トラス部材でなる束材を伸縮して各々任意の長さに調節することでトラス架構の形状を多様に曲げて変形させることが可能である。さらに、可変長トラス部材でなる束材を最長に伸ばすと、弦材と斜材とが束材に最接近し略直線状に重なり、トラス架構全体が小さく折り畳まれる。
【００１１】
さらに、本発明の請求項２に係る形状可変立体トラス架構では、前記請求項１における形状可変トラス架構を複数離間させて並設し、これらの各形状可変トラス架構間を固定長の連結部材で結合する構成とした。
【００１２】
上記構成の形状可変立体トラス架構によれば、複数の形状可変トラス架構における弦材と束材とが形成する四辺形形状がすべて矩形になるように束材の長さを設定すれば、各形状可変トラス架構の弦材は直線をなし、並設された複数の形状可変トラス架構間の下面に連続した広い平面を形成し得る。また、並設された複数の形状可変トラス架構間で相互に対応する部位に配置された束材の長さは同一に保ちながら、それぞれのトラス架構における個々の束材の長さを任意に伸縮調節することで形状可変トラス架構の伸縮方向に沿った形状を多様に曲げて形状可変立体トラス架構の全体的な形態を形状変更させることが可能である。さらに、全ての束材を最長に伸ばすことで形状可変トラス架構を可及的に小さく折り畳むことが可能である。
【００１３】
また、本発明の請求項３に係る形状可変天井では、前記請求項２における形状可変立体トラス架構を構成している下側の弦材に天井仕上材を付設する構成とした。さらに、本発明の請求項４に係る開閉式屋根では、前記請求項２における形状可変立体トラス架構を構成している上側の弦材に屋根外装材を付設する構成とした。
【００１４】
上記形状可変天井および開閉式屋根にあっては並設された複数の形状可変トラス架構の下弦材のなす面に天井仕上材を、あるいは上弦材のなす面に屋根外装材を設けるにあたって、上弦材と下弦材とは全て固定長であり、伸縮可能なトラス部材が用いられていないため、固定形状の屋根外装材や天井仕上材を容易に取り付けることができ、しかも並設された複数の形状可変トラス架構の伸縮機構により、折り畳み可能な平面形状の天井を容易に形成することができ、従来の開閉式屋根の開閉機構のようなレールやワイヤ等の屋根材の開閉移動機構を必要とせず、簡易な構造で軽量な形状可変天井および開閉式屋根が実現できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明にかかる形状可変トラス架構を種々の形態に形状変形させた例を示す概略構成図である。同図（ａ）〜（ｃ）に示すように形状可変トラス架構８の１つの格子部分は、構成要素の基本単位となる最小単位トラス８ａを示している。この最小単位トラス８ａを基に、本発明による形状可変トラス架構構造について説明する。
【００１７】
本発明の形状可変トラス架構８は、基本要素となる最小単位トラス８ａが多数連設されることによって形成されるが、この最小単位トラス８ａは、固定長トラス部材からなる一対の弦材１、１と可変長トラス部材からなる伸縮調節可能な一対の束材４、４とがピン継手３を介して相互に回動自在に結合されて四辺形の格子状に形成されるとともに、さらにその四辺形の一方の対角線に沿って弦材１，１と束材４，４との接合点の両節点間に、上記ピン継手３を介して斜材５が回動自在に結合配置された構造となっている。
【００１８】
そして、形状可変トラス架構８は、上記最小単位トラス８ａが多数その束材４を共有されながら一方向に向けて梯子状に連設結合されて骨組みされることをにより形成されている。また、ここで本実施形態においては、各最小単位トラス８ａを構成する斜材５は２つの対角線のうちの一方に沿って配されるが、隣り合う最小単位トラス８ａごとに交互に向きの異なる対角線に沿って設けられている。
【００１９】
図２に示すように、上記束材４には油圧あるいは空圧等の流体動作式伸縮機構を形成する外筒材４ａとロッド４ｂとからなる可変長トラス部材が用いられている。この可変長トラス部材の一端となる外筒材４ａの端部と、他端となるロッド４ｂの端部とにはそれぞれピン継手３を形成するリング部材４ｃが一体的に設けられている。また、外筒材４ａの両端外周部には、上記リング部材４ｃと軸芯を平行にして直径方向に突出する４つのボス部４ｄが一体的に設けられていて、当該ボス部４ｄには後述するがトラス部材が接続固定されるようになっている。なお、可変長トラス部材の伸縮機構としてはネジ式等の他の機構を採用しても良い。
【００２０】
以上の構成でなる形状可変トラス架構８にあっては、弦材１，束材４，斜材５は相互にピン継手３により回動自在に結合されており、弦材１と束材４とで形成する四辺形が矩形を呈するように可変長トラス部材でなる束材４の長さを調節することによって、架構全体として各最小単位トラス８ａの弦材１が一直線状に連なった形態となる。また、可変長トラス部材でなる束材４を伸縮して個々の長さを適宜任意に調節することで図１（ｂ）に示すように架構全体としての形態を任意の形状に変えることも可能である。さらに、束材４を最大に伸ばすと、弦材１と斜材５とが束材４に最接近して、図１（ｃ）に示すように形状可変トラス架構８全体を小さく折り畳むことが可能である。この際、束材４の長さを弦材１と斜材５との長さの和に等しくなるように設定すれば、これらは略一直線状になって重なり合う状態となり、架構全体を最小に折り畳み得る。  また、形状可変トラス架構８に組み込む可変長トラス部材を、架構全体から見て作用応力が一般的に小さい鉛直方向の束材４に適用するようにしたので、可変長トラス部材の伸縮機構には小規模な油圧式のもの等を使用し得、よって架構全体の重量増を可及的に抑制することが可能になる。
【００２１】
次に、前記形状可変トラス架構８を複数用いて、図３のような形状可変立体トラス架構を構成する適用例について説明する。
【００２２】
同図に示すように、複数の形状可変トラス架構８をその伸縮方向を揃えて並行に離間させて設けるとともに、各形状可変トラス架構８間を固定長の連結部材９で結合して形状可変立体トラス架構１０を構成する。ここで、本図示例では上記連結部材９には形状固定型のトラス構造体が用いられている。即ち、この連結部材９はロッド状の固定長トラス部材でなる弦材９１と束材９２とが縦横に梯子状に骨組みされて、矩形格子状の最小単位トラスを有した形状固定トラス架構９０に形成されていて、その各最小単位トラスには補強材として更に斜材９３が対角線方向に結合固定されている。そして各形状固定トラス架構９０の両端はその上下の弦材９１，９１が、それぞれ上記形状可変トラス架構８の束材４における外筒材４ａに結合されている。詳しくは、図２で説明したように、外筒材４ａ両端の外周部に一体的に設けられたボス部４ｄに弦材９１を嵌合させて結合固定している。
【００２３】
そして、このような構成の形状可変立体トラス架構１０によれば、各々の形状可変トラス架構８においてその弦材１と束材４とが形成する四辺形形状がすべて矩形となるように束材１の長さを設定すれば、各形状可変トラス架構８の上下の弦材１はそれぞれ一直線状になって連続する。よって、複数の形状可変トラス架構８，８が並設結合されてなる当該形状可変立体トラス架構１０の下面には広い平坦な矩形平面を形成し得る。また、並設連結された複数の形状可変トラス架構８，８間でその相互に対応する部位に配置された束材４同士の長さを同一に保ちながら、それぞれのトラス架構８，８における個々の束材４の長さを任意に伸縮調節することで、形状可変立体トラス架構１０の全体的な形態を、各形状可変トラス架構８，８の伸縮方向に沿って多様に曲げて形状変更させることが可能である。さらに、全ての束材４を最長に伸ばすことで形状可変トラス架構１０を可及的に小さく、つづら折り状に折り畳み得る。
【００２４】
そして、この形状可変トラス架構１０には、図４に示すようにそれぞれの形状可変トラス架構８における各束材４の両端結合部から上方及び下方に向けて突出させて、天井材及び屋根材用の支持ステー１４を回動自在に取付け、下方の天井材用支持ステー１４の突出端には天井仕上材１３を屈曲可能に繋いで連結支持させ、上方の屋根材用支持ステー１４の突出端には屋根外装材１２を屈曲可能に繋いで連結支持させている。つまり、形状可変立体トラス架構１０に取り付けられた隣接する支持ステー１４同士間に掛け渡されて、弦材１と平行に且つ弦材１の屈曲に合わせて屈曲可能な天井仕上材１３及び屋根外装材１２が付設されて、形状可変天井および開閉式屋根が構成される。
【００２５】
即ち、形状可変天井および開閉式屋根は形状可変トラス架構１０の上下面に屋根外装材１２及び天井仕上材１３を屈曲可能に設けたものであるが、形状可変立体トラス架構１０における上下に配置された全ての弦材１は固定長で、架構形態の形状変化に係わらずその長さは一定であるため、屋根外装材１２や天井仕上材１３に伸縮機能を付加することなく容易に取り付けることが可能である。
【００２６】
また、前記形状可変トラス架構８の弦材１と束材４とのなす四辺形がすべて矩形になるように束材４の長さを一律に設定すれば、形状可変トラス架構８の弦材１は一直線上に伸び、形状可変立体トラス架構１０の全ての弦材１は一平面上に揃う。これ故、形状可変立体トラス架構１０に支持ステー１４を介して吊り下げられる天井仕上材１３は図４（ａ）のような平坦で凹凸のない天井面を形成することになる。
【００２７】
また、この形状可変立体トラス架構１０において、並設された各可変長トラス架構８，８同士の相互に対応する部位に配された横方向の束材４同士の長さは同一に保ちつつ、伸縮方向（長手方向）に沿って順次配されている個々の束材４の長さを適宜任意に調節することで図４（ｂ）に示すように形状可変立体トラス架構１０の全体的な形態を任意に形状変更させることも可能であり、屋根外装材１２及び天井仕上材１３がなす面を任意の形状に形成することが可能である。
【００２８】
さらに、各形状可変トラス架構８の束材４をなす可変長のトラスを最大に伸ばすと前記形状可変トラス８は、小さく折り畳むことが可能であるため、屋根外装材１２及び天井仕上材１３をつづら折り状に畳んで開閉式屋根全体をを可及的に小さく縮めることができ、よって高い開口率を得られるようになる。
【００２９】
そして、このような開閉式屋根によれば、従来の開閉式屋根のようなレールやワイヤ等の屋根材を開閉移動させるための機構が不要であり、簡易な機構で軽量な形状可変天井および開閉式屋根を構成できる。
【００３０】
また、本実施形態では、上側の弦材に屋根外装材、下側の弦材に天井仕上材をそれぞれ付設した例を示したが、本発明はこれに限らずどちらか一方を付設することによっても、それぞれの機能が得られることは言うまでもない。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１にかかる発明の形状可変トラス架構によれば、その構成要素の基本単位となる四辺形の最小単位トラスを構成する一対の束材に可変長トラス部材を用いて伸縮調整可能としたため、当該束材の長さを調節して上記四辺形の形状を矩形に設定することで、上下に配した弦材を一直線状に延ばしてトラス架構の形態を凹凸のない平坦な形状に形成することができるとともに、個々の束材の長さを任意に調節することによってトラス架構の形態を任意の形状に多様に曲げて形成することができる。さらに束材を最大限に伸長させれば、弦材と斜材とを束材に最接近させてトラス架構全体を小さく折り畳むことができる。
【００３２】
また、伸縮機構を備えた可変長トラス部材を、作用応力が一般的に小さい鉛直方向の束材に適用して形状可変トラス機構を構成するので、伸縮機構の強度は低く抑えて小規模に形成でき、架構全体の軽量化を図ることができる。
【００３３】
また、請求項２の発明にかかる形状可変立体トラス架構によれば、複数の上記形状可変トラス架構を離間して並設し、各形状可変トラス架構間を固定長の連結部材で結合する構成としたので、束材の長さを個々に調節することにより、形状可変立体トラス架構の形態をその伸縮方向に沿って任意の形状に多様に変更できることはもちろん、束材の長さを最長に伸ばせば開閉式屋根架構は、つづら折り状に小さく折り畳むことが可能で開口率の向上が図れ、しかも従来のようなレールやワイヤ等の屋根材の開閉移動用機構を必要としないので、簡易な機構の軽量な形状可変立体トラス架構を構成することができる。
【００３４】
また、請求項３，４の発明にかかる形状可変天井および開閉式屋根によれば、屋根外装材および天井仕上材を、上記形状可変立体トラス架構の上下の弦材に付設したので、架構上面と下面とに凹凸のない平坦な平面を形成することができ、天井面や屋根面の美観を損なうことがない。
【００３５】
また、上記形状可変トラス架構の上下の弦材は固定長であるため、伸縮機構を有さない固定形状の屋根外装材及び天井仕上材をも極めて容易に取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる形状可変トラス架構の概略構成図であり、（ａ）は平坦な形態に形成した状態を示す図、（ｂ）はＳ字状に湾曲する形態に形成した状態を示す図、（ｃ）はつづら折り状に最小に縮めた状態を示す図である。
【図２】本発明の形状可変トラス架構の束材に使用する可変長トラス部材の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明にかかる形状可変立体トラス架構の概略構成を示す斜視図で、（ａ）は最大に広げた状態を示す図、（ｂ）は折り畳み途中の状態を示す図である。
【図４】図３の形状可変立体トラス架構を用いて形成した開閉式屋根の概略構成を示す側面図であり、（ａ）は平坦な形態に形成した状態を示す図、（ｂ）はＳ字状に湾曲する形態に形成した状態を示す図、（ｃ）はつづら折り状に最小に縮めた状態を示す図である。
【図５】従来の形状可変トラス架構における最小構成要素の基本立体トラスを種々の変形状態で示す斜視図である。
【符号の説明】
１    弦材
３    ピン継手
４    束材
４ａ  外筒材
４ｂ  ロッド
４ｃ  リング部材
４ｄ  ボス部
５    斜材
８    形状可変トラス架構
８ａ  最小単位トラス
９    形状固定トラス
１０  形状可変立体トラス架構
１２  屋根外装材
１３  天井仕上材
１４    ステー
９０  形状固定トラス架構
９１  弦材
９２  束材
９３  斜材
【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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