(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維織物の基布に樹脂をコーティングまたはラミネートしてなり可撓性を有する膜体に形成された膜体開口部において、前記開口のほぼ中心位置から、前記膜体を構成する基布の経糸方向および／または緯糸方向に沿って、互いに反対方向に適宜の距離を隔てた膜体上の地点を各１対の起点とし、その各起点から前記開口外縁近傍を通る各２本の直線に沿って且つ開口とは反対の外側に、前記膜体と同様に可撓性を有する帯状の補強部材をそれぞれＶ字状に配置するとともにそれぞれの先端側が開口側方で互いの相手側と交差するようにし、該補強部材を前記膜体に対して溶着または接着或いは縫着する膜体開口部の補強方法。
【請求項２】
各起点から開口外縁両側に向かうそれぞれ１対の前記帯状の補強部材が、起点から開口と反対方向にも更に延長されて各起点側においても互いが略Ｘ字状に交差する、請求項１記載の膜体開口部の補強方法。
【請求項３】
前記膜体開口部が、前記膜体に特定の用途目的で形成した開口、または前記膜体に発生した損傷部を適宜の形状に切除整形してなる開口のいずれかである、請求項１または２記載の膜体開口部の補強方法。
【請求項４】
前記補強部材が、繊維織物の基布に樹脂をコーティングまたはラミネートした可撓性を有する膜体からなり、その膜体を構成する基布の経糸方向または緯糸方向のいずれかの方向に沿って帯状に形成された部材であって、その該補強部材により前記開口部を補強する請求項１から３のいずれかに記載の膜体開口部の補強方法。
【請求項５】
前記補強部材が、前記膜体と同一の材質からなり且つ前記開口の開口幅の約７０％以上の幅を有する部材であって、その補強部材により前記開口部を補強する、請求項１から４のいずれかに記載の膜体開口部の補強方法。
【請求項６】
前記の各起点から出て前記開口外縁外近傍を通る直線とその同じ起点から前記開口中心を通る直線とのなす角度がそれぞれ３０°以下になる地点を前記起点とする、請求項１から５のいずれかに記載の膜体開口部の補強方法。
【請求項７】
前記膜体を構成する基布の織物組織が平織組織からなる、請求項１から６のいずれかに記載の膜体開口部の補強方法。
【請求項８】
膜体には、経糸をほぼ等間隔で平面的に並べてなる経糸平面と緯糸をほぼ等間隔で平面的に並べてなる緯糸平面とを互いの糸方向が交差するようにして上下に重ね合わせて２層の繊維平面を形成する一方、前記２層の繊維平面の上面と下面に樹脂をコーティングし或いは薄い樹脂フィルムをラミネートし且つ樹脂の押圧により前記２層の繊維平面の接着一体化および表面保護層形成を行って形成された膜体を用いている、請求項１から６のいずれかに記載の膜体開口部の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、膜構造建造物などの膜体の開口部の補強技術に係わり、更に詳しくは、繊維織物の基布に樹脂コーティングまたはラミネートを施してなる膜体に形成された膜体開口部の補強方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドーム天井やテントハウスなどといった膜構造建造物をはじめ、膜体で作られた収納袋（例えばフレキシブルコンテナバッグ）、または気球の球体および飛行船の船体などのガス容器等に用いられる膜体は、張設用ロープの作用力、風圧、ガス圧等に伴う引っ張り力に耐えるとともに、紫外線や酸性雨や積雪などに耐える必要性がある。そのためこれらの膜体は、張力や内外圧に耐え、且つ耐候性、耐水性、耐寒性に優れ、更に必要に応じて気密性にも優れた膜体とするため、一般にガラス繊維や合成繊維などで織られた平織組織の繊維織物の基布に合成樹脂や合成ゴムなどをコーティングまたはラミネートしてなる膜体が用いられる。そしてこれらの膜体には、張設用ロープ挿通孔のほか、明かり取り、風抜き、メンテナンス、給排気、或いはガス注入、その他の目的で、随所に大小さまざまな開口が設けられる。
【０００３】
ところで上記のような構成からなる膜体においては、たとえばゴム製など単一の均一組織からなる膜体とは異なり繊維織物が直接の強度メンバーとなる構造のため、膜体に作用する張力や圧力に伴う主応力は、織物組織の経糸および／または緯糸の方向に沿って発生し、斜め方向成分は基布の経糸と緯糸の絡み合いとコーティングまたはラミネート剤の保持作用に依存する支持力以内に限定され、斜め方向の応力伝達能力は僅かである。
【０００４】
更に、織物組織の基布に樹脂等をコーティングまたはラミネートしてなる膜体では、開口形成で切断された基布の経糸と緯糸は開口部を挟んで互いに反対側の経糸と緯糸への直接的応力伝達ができなくなり、膜体に作用する応力は、開口から遠く離れた位置から開口を徐々に避けて開口近傍の基布の経糸緯糸を迂回して再び開口反対側の基布組織に伝えられるといった性質がある。
この開口部での応力伝達の様子を図６に模式的に示している。図６は、経糸６１と緯糸６２で織られた平織組織の基布６０に樹脂をコーティングまたはラミネートしてなる膜体の開口６３を形成し、その膜体基布の経糸６１に沿う中抜き矢印方向に荷重Ｗを作用させ、荷重Ｗにより開口６３とその両脇近傍の基布の代表的な経糸（符号ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊ，ｋ，ｌ）に作用する応力をσで表した図である。そして、応力σの作用方向を両方向矢印で示すとともに、開口で切断された経糸（ｅ，ｆ，ｇ，ｈ）に作用する応力が開口を挟んで反対側に伝わる道筋を破線で、応力値の変化状態を矢印の長さでそれぞれ表している。開口６３で切断された経糸（ｅ，ｆ，ｇ，ｈ）に作用する応力は、破線の応力線（ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４）に沿って開口６３を避けて迂回するようにして開口の反対側に伝えられるため、開口６３側方近傍を通る経糸（ｃ，ｄ，ｉ，ｊ）には、本来その糸が負担すべき応力と開口形成で切断された糸（ｅ，ｆ，ｇ，ｈ）に作用する応力の両方が作用し、著しく大きな応力（σ１，σ２）が発生する。
このように開口の側方に応力集中が発生する現象は、織物組織の基布に樹脂コーティングまたはラミネートしてなる膜体に共通の現象であるが、平織組織の基布の場合においてはとくにその傾向が顕著である。
【０００５】
一方、ドーム天井やテントハウスなどといった膜構造建造物をはじめ、膜体で作られた収納袋（例えばフレキシブルコンテナバッグ）、または気球の球体および飛行船の船体などの圧力容器等に用いられる膜体においては、膜体に作用する張力や内外圧つまり風圧やガス圧に伴う応力が発生し、そのため膜体開口部周辺には、前記説明の如く大きな応力集中が発生し、開口周辺部の膜体の基布繊維がその応力に耐えきれずに引きちぎられて次々に伝播する、いわゆる引き裂き伝播現象が起こるといった問題がある。上記膜体構造物は、膜体を構成する基布に平織組織が採用される場合が多く引き裂き伝播がとくに発生しやすいが、平織組織の基布に限らず、他の織り組織の基布の場合でも同様に発生する。
【０００６】
従来は、この膜体開口部の補強方法として、例えばロープ挿通孔はもちろんその他の開口でも必要に応じて開口内径部に金属製や樹脂製のリングを装着してカシメを行う方法がよく用いられる。或いはまた、中心に膜体の開口と同形の開口を形成した円形や菱形の膜体からなる補強部材（通称「当て布」という）を双方の開口を同心として貼り付ける補強方法も採用されている。
【０００７】
前者のリングによる補強方法の場合、開口部にカシメ装着したリングが膜体に圧接しているだけで繊維と完全一体化していないため、リングを介しての応力の受け渡しを行わない。もし仮にリングと膜体とを一体化すべく接着した場合においても、膜体とリングとでは物性（剛性，可撓性，伸び率など）が極端に開きがあるため接着部が疲労や応力集中によって早期に剥離し、剥離した傷口から膜体の破断が生じ、ごく低い応力レベルまでしか耐えられないことが十分に想定される。
【０００８】
一方、後者の円形や菱形の「当て布」による補強方法においては、当て布に膜体本体と同様な構成の織物組織に樹脂コーティングまたはラミネートしてなる膜体を用い、且つ膜体本体と当て布双方の織物組織が同方向となることを避けて互いに交差する方向になるように貼り合わせた場合においても、十分な補強効果が得られないことがある。
その理由は、織物組織は経糸と緯糸方向には大きな応力に対抗できるが斜め方向には前述のように僅かな応力しか対抗できず、膜体の基布と当て布の基布の双方の織り組織が互いに交差するように斜めに張り合わせると、当て布には斜め方向に引っ張る応力が作用するので当て布の基布の経糸と緯糸の交差点で互いにスリップして織り組織が変形し、応力伝達の役割を果たし得ないことによると考察される。
【０００９】
従って、引き裂き伝播が生じないようにするためには、補強部材の膜体は本体の膜体よりもはるかに強靱な材質とし且つ開口周辺を非常に広い面積に亘って覆う補強部材を貼り付ける必要がある。しかし、本体の膜体と物性（例えば可撓性や伸び率など）が大きく異なる補強部材を用いると開口補強部がそれ以外の部分と物性が大きく異なることにより、しわの発生や応力集中の原因となって低い応力レベルで破断するといった問題もある。また、飛行船のガス封入用船体や気球のガス封入用球体を構成する膜体のようにとくに極度な軽量化と強度と信頼性が要求される場合においては、このような補強方法は不適当である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前述の状況に鑑み本発明が解決しようとするところは、織物組織の基布に樹脂コーティングまたはラミネートしてなる膜体において、その膜体に形成された開口の周縁部に発生する応力集中を分散緩和させて開口部における引き裂き伝播現象の発生を押さえ、柔軟性に富み、軽量且つ信頼性と耐久性が高く、開口周辺でのしわの発生を少なくして外観上も美的に仕上がる、膜体開口部の補強方法を提供する点にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前述の課題解決のため、本発明では、繊維織物の基布に樹脂をコーティングまたはラミネートしてなり可撓性を有する膜体に形成された膜体開口部に対し以下の方法で補強を行う。
即ち、前記膜体に形成された開口のほぼ中心位置から、膜体を構成する基布の経糸方向および／または緯糸方向に沿って、互いに反対方向に適宜の距離を隔てた膜体上の地点を各１対の起点とし、その各起点から前記開口外縁近傍を通る各２本の直線に沿って且つ開口とは反対の外側に、前記膜体と同様に可撓性を有する帯状の補強部材をそれぞれＶ字状に配置するとともにそれぞれの先端側が開口側方で互いの相手側と交差するようにし、該補強部材を前記膜体に対して溶着または接着或いは縫着して補強する。
【００１２】
或いは、前記における、各起点から開口外縁両側に向かうそれぞれ１対の前記帯状の補強部材を、起点から開口と反対方向にも更に延長させて各起点側においても互いが略Ｘ字状に交差する形に補強してもよい。
【００１３】
前記の補強方法は、膜体に対し特定の用途目的で形成した開口に対して適用するが、膜体に発生した損傷部を適宜の形状に切除整形してなる開口に対しても適用することができる。
【００１４】
上記の各補強方法は、いずれも開口部の応力を補強部材の方向に沿って分散させ開口を迂回して開口の反対側に伝達し、開口周縁部での応力集中の発生を防止して引き裂き伝播を抑止することができる。
【００１５】
そして、前記補強部材は、繊維織物の基布に樹脂をコーティングまたはラミネートしてなり可撓性を有する膜体を用い、その膜体を構成する基布の経糸方向または緯糸方向のいずれかの方向に沿って帯状に形成するのが好ましく、これにより、補強部材を軽量且つ可撓性のある材料とし、開口で切断された経糸と緯糸に作用する応力を補強部材に沿って開口を避けて開口の反対側に伝達させることができる。また補強部材は、前記補強対象の膜体と同じ材料で且つ前記開口の開口幅の約７０％以上の幅を有する部材とするのがよく、望ましくは開口幅に略等しくするとより一層好ましい。これにより補強部材の応力レベルを低減させ信頼性と耐久性を高め、且つ補強部分に柔軟性を持たせ、効果的な補強を行うことができる。
【００１６】
なお、Ｖ字状またはＸ字状に配置する補強部材の開口を挟む角度について、各起点から出て前記開口外縁外近傍を通る直線とその同じ起点から前記開口中心を通る直線とのなす角度をそれぞれ３０°以下とするのがよく、望ましくは２２°３０’以下になる地点を前記起点とするとより一層好ましい。これによって、補強部材に沿う方向の応力を低レベルに押さえるとともに、補強部材に作用する応力に伴う開口に向かう求心力を軽減させ、開口の変形としわの発生を防止する。
【００１７】
一方、平織組織の基布においては、経糸と緯糸とが交互に表裏に交差し複雑な絡み合いのない単純な織構造で、基布に作用する応力が経糸と緯糸に沿わない斜め方向には他の織り組織の場合に比べとくに伝わりにくい構造で、開口部での引き裂き伝播を生じ易い傾向が高い。そのため、膜体を構成する基布が平織組織からなる膜体に形成された開口部に対して本発明に係る上記補強方法を適用するのがとくに望ましい。
但し、本発明が補強対象とする膜体の、膜体構成基布に関しては、平織組織の基布に限定するものではなく、バスケット織や三軸織などの多軸織も含み平織組織以外の織り組織からなる基布もすべて含んでいる。
【００１８】
なお、膜体構造物に用いられる膜体には、基布が織物組織に限らず、例えば、経糸をほぼ等間隔で平面的に並べてなる経糸平面と緯糸をほぼ等間隔で平面的に並べてなる緯糸平面とを互いの糸方向が交差するようにして上下に重ね合わせて２層の繊維平面を形成する一方、前記２層の繊維平面の上面と下面に樹脂をコーティングし或いは薄い樹脂フィルムをラミネートし且つ樹脂の押圧により前記２層の繊維平面の接着一体化および表面保護層形成を行って形成された膜体を用いる場合がある。本発明の膜体開口部の補強方法は、そのような構成からなる膜体の開口部に対し適用しても前述の織物組織を基布となす膜体と同様の作用効果が得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の膜体開口部の補強方法に関しいくつかの実施形態を添付図面に基づき更に詳細に説明するが、本発明は、添付図面に限定されず特許請求の範囲に記載の要件を満たす実施形態の全てを含むものである。
【００２０】
図１は、本発明に係る膜体開口部の補強方法の第１実施例を示し、図１の補強方法を以下に詳しく説明する。図１は膜体構造物の一部分を示しており、膜体１は、図５に断面を示すように平織組織の基布２の表裏に樹脂３，３をコーティングしてなり、可撓性・耐水性・耐候性などに優れた構造を有する。図１の縦方向（矢印Ａ−Ａ方向）が膜体を構成する基布２の経糸に沿う方向で、横方向（矢印Ｂ−Ｂ方向）が緯糸に沿う方向であり、膜体１には開口４が形成されている。図１の膜体開口部の補強方法は経糸方向に引っ張り応力が作用する場合に適用され、開口４の中心位置から基布２の経糸方向に沿って互いに反対方向に適宜の距離を隔てた膜体１上の上下１対の地点を起点５，５ａとし、この各起点５，５ａから開口４の外縁近傍を通る左右各２本の直線に沿って且つ開口４とは反対の外側に、膜体１と同じ材料を帯状に形成してなる補強部材７，７ａ，８，８ａを、それぞれ図示のようにＶ字状に配置するとともに直角に切断された各補強部材の先端が開口２の左右側方６，６ａで互いの相手側と交差（つまり７，８の先端同士および７ａ，８ａの先端同士が交差）するようにし、補強部材７，７ａ，８，８ａはその配置姿勢にて膜体１に対し熱溶着されている。
【００２１】
上記において、樹脂３，３は、コーティングのほか薄い樹脂のフィルムをラミネート（溶着）する方式を採る場合もあり、本発明はコーティングした膜体に限定せず、ラミネートした膜体の補強も含み、また、樹脂３，３の厚さは通常１０〜３０μｍであるが、本発明は膜体の樹脂の厚さとしてこの厚さに限定するものではない。
【００２２】
なお、帯状補強部材上に記した両方向矢印Ｃは帯状補強部材を構成する膜体基布の経糸または緯糸方向を示し、帯状補強部材はすべて長手方向が基布の経糸または緯糸方向に沿うように成形され、これについては後述の図２，図３，図４においても同様である。
【００２３】
図１においては、補強部材７と７ａの起点５側および８と８ａの起点５ａ側のそれぞれの基端が図示のように斜めにカットされ、開口４の中心を通り経糸方向に沿う直線Ｘとの交点９，９ａで互いの基端同士が接し、且つ各補強部材と直線Ｘとのなす角度θがすべて２２．５°となる配置にしている。ただしこの直線Ｘに対する補強部材の取付角度θについては、２２．５°が最適であるがこれに限らず３０°以下であればよい。
【００２４】
膜体１を構成する基布２について、織物組織としては一般に平織組織がよく用いられるがこれに限らず各種の織り組織にしてもよく、また基布の繊維素材としては一般にガラス繊維，ポリアミド系，ポリアラミド系，ポリエステル系，ポリビニルアルコール系繊維など適宜の繊維でよい。一方、基布２にコーティングまたはラミネートする樹脂３は、基布がガラス繊維の場合一般に四フッ化エチレン樹脂がよく用いられるが、そのほか基布繊維素材との組み合わせにより塩化ビニル系樹脂，クロロプレンゴム，クロロスルフォン化ポリエチレンゴム，その他これらに類するもの（表面にフッ素樹脂フィルムを貼り合わせたものを含む）など各種の樹脂が用いられ、防汚性を維持するなどの目的で酸化チタンをコーティングする場合や、アクリル系エマルジョンに金属粉末を添加したものをコーティングする場合もある。また一部の飛行船の船体用膜体には、超軽量化，抜群の耐久性，高度な信頼性などの必要性からザイロン繊維（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（通称「ＰＢＯ」）を液晶紡糸した繊維で、ザイロンは東洋紡績株式会社の商品名）の基布にポリウレタン樹脂をコーティングまたはラミネートした膜体が用いられる特殊な例もある。
そして膜体１は、基布２の織物組織により経糸方向と緯糸方向の双方の引っ張り強度が若干異なるのが一般的で、膜体構造物の設計においてはこの特性を配慮して方向設定される場合もある。
【００２５】
図１の例では、補強部材７，７ａ，８，８ａの幅を開口４の直径にほぼ等しくしている。ただし補強部材の幅は、前記補強部材の取付角度θおよび補強部材と膜体１との強度比にも関係するが、補強部材が膜体と同一材料の場合開口４の直径の約７０％以上にするのが望ましく、補強部材の強度が低い場合或いは取付角度θが大きい場合は補強部材の幅を７０％よりも広く設定する。この補強部材の幅を開口の直径の約７０％以上とする根拠を説明すると、１本の補強部材が負担する力は開口４で切断された経糸全体に作用する力の半分であり、これを取付角度（θ）方向に換算した割合は１／（２×ｃｏｓθ）となり、θが最大の３０°の場合前式の値は約０．５８つまり５８％となり、更に経糸と緯糸の強度比などを考慮し約２０％の余裕を見て開口幅の約７０％以上としている。
【００２６】
但し補強部材の幅については、補強部材の取付角度θが３０°よりも小さい場合、補強部材が膜体母材よりも強い素材を用いる場合、例えば図４のような補強方法を採用する場合、或いは膜体作用応力が小さく補強部材の必要強度が低い場合などには、上記よりも狭い幅にすることもあり、本発明は補強部材の幅を開口幅の７０％以上にのみ限定するものではない。
【００２７】
なお、補強部材は、膜体と同じ材料に限らず膜体１と類似の可撓性と引っ張り強度と伸び率を有す膜状材質であれば適宜の材質を用いて帯状に成形したものでよく、補強部材の膜体１への取付方法は、溶着に限らず接着または縫着、或いはそれらの組み合わせなどいずれの方法で取り付けてもよい。
【００２８】
以上に記載した説明のうち、膜体の構成と材質および特性、補強部材の素材、補強部材の膜体への取付方法（配置形態を除く）、補強部材の取付角度範囲、補強部材の幅に関する寸法範囲については、以下で説明する他の実施形態全てに共通する内容であり、以下の他の実施形態の説明においてはこれらの重複内容の記載は省略する。
【００２９】
つぎに図１の膜体開口部の補強方法の作用を説明する。
膜体１に対し基布２の経糸方向即ちＡ−Ａ方向に引っ張り力が作用すると、基布組織の各経糸にはほぼ均一の引っ張り応力が作用して釣り合っているが、開口４で切断された部分の経糸に作用する応力は、膜体１の開口４に対しこれを挟むように略Ｖ字状に熱溶着された１対の対向補強部材７，７ａおよび８，８ａを介して開口４を迂回して反対側に伝わり均衡を保つ。
【００３０】
即ち、開口４で切断された経糸に作用する応力は、補強部材７，７ａの交点９近傍にて、補強部材７に接する経糸の応力は補強部材７に、補強部材７ａに接する経糸の応力は補強部材７ａにそれぞれ分かれて伝えられ、補強部材７，７ａに沿って開口４中心の左右側方６，６ａに到達する。そしてその応力は、開口４を挟んで補強部材７，７ａと対称配置の相手方補強部材８，８ａに伝えられ、補強部材８，８ａに沿って補強部材８，８ａの交点９ａに到達し、再び膜体１の開口４で切断された経糸の側に伝えられる。つまり開口４で切断された経糸が負担する応力は、開口４を挟んで対向し互いの先端が重なり合う２組のＶ字状補強部材７，７ａおよび８，８ａに沿って開口４を迂回して互いに開口反対側の経糸に伝わって均衡を保つ。この作用により、開口４の周縁部には応力集中が発生せず、開口の側方６，６ａにて引き裂き伝播が発生しない。
【００３１】
実際には上記説明以外の乱れ現象を若干伴うが、主要な応力の伝わり方としては上記説明のとおりであり、応力伝達の乱れは膜体強度に危険な影響を及ぼすレベルには至らない程度である。
【００３２】
次に本発明の第２実施例を図２に示す。図２は大きな開口或いは応力レベルがとくに大きな場合の膜体開口部の補強方法として適用され、図２の変形実施形態である。
図２において、矢印Ａ−Ａ方向が膜体を構成する基布２の経糸に沿う方向で、矢印Ｂ−Ｂ方向が緯糸に沿う方向であり、膜体１には開口４が形成されている。図２の膜体開口部の補強方法は、図１と同様で経糸方向即ちＡ−Ａ方向に引っ張り応力が作用する場合に適用され、開口４の中心位置から基布２の経糸方向に沿って互いに反対方向に適宜の距離を隔てた膜体１上の上下１対の地点を起点５，５ａとし、この各起点５，５ａから開口４の外縁近傍を通る左右各２本の直線に沿って且つ開口４とは反対の外側に、膜体１と同じ材料を開口４の直径とほぼ同じ幅の帯状に形成してなる補強部材１７，１７ａ，１８，１８ａを、それぞれ図示のように配置するとともに各補強部材の先端が開口２の左右側方６，６ａで互いの相手側と交差（つまり１７，１８の先端同士および１７ａ，１８ａの先端同士が交差）するようにし、一方、補強部材１７，１７ａ，１８，１８ａのそれぞれの基端側は、図示のように起点５，５ａに対し開口４とは反対側に延長し、開口４の中心を通り経糸方向に沿う直線Ｘとの交点１９，１９ａで１７と１７ａおよび１８と１８ａがそれぞれ略Ｘ字状に交差し、且つ各補強部材と直線Ｘとのなす角度θがすべて２２．５°となる配置にしている。なお補強部材１７，１７ａ，１８，１８ａは上記の配置姿勢にて膜体１に対しそれぞれ熱溶着されている。
【００３３】
図２の膜体開口部の補強方法においては、作用つまり応力の伝わり方は上記図１における説明とほぼ同じであり、膜体１に対し基布２の経糸方向即ちＡ−Ａ方向に引っ張り力が作用すると、基布組織の各経糸にはほぼ均一の引っ張り応力が作用して釣り合っているが、開口４で切断された部分の経糸に作用する応力は、開口４を挟んで互いの先端が重なり合うように対向配置して膜体１に熱溶着した２組のＸ字状補強部材１７，１７ａおよび８，８ａに沿って開口４を迂回して互いに開口反対側の経糸に伝わって均衡を保つ。この作用により、開口４の周縁部には応力集中が発生せず、開口の側方６，６ａにて引き裂き伝播が発生しない。
【００３４】
なお、補強部材が互いに直線Ｘに対し角度θ傾斜して取り付けられているため、膜体１から補強部材１７と１７ａおよび１８と１８ａに引っ張り応力が伝えられると、交点９，９ａにおいて補強部材１７と１７ａおよび１８と１８ａがその長手方向に伝達する力のｓｉｎθ倍の水平外向き方向の引っ張り力となって作用する。図２の膜体開口部の補強方法においては図１の場合と異なり、補強部材の基端が交点９，９ａよりも更に開口４の反対側に延長され交点９，９ａにて左右の補強部材同士（１７と１７ａおよび１８と１８ａ）がＸ字状に交差していることにより、この水平力は膜体１の基布２の緯糸に対しある程度広い幅に亘って分散して伝わり、緯糸方向の応力集中の発生を緩和する作用がある。大きな開口や膜体に作用する応力が大きな場合、この水平力も大きくなる。従って、そのような場合には図１よりも上記の作用を有する図２の補強方法が適している。
【００３５】
次に本発明の第３の実施形態を図３に示す。図３の膜体開口部の補強方法は、膜体基布の経糸方向と緯糸方向の両方に引っ張り応力が作用する場合に適用される。図３において、矢印Ａ−Ａ方向が膜体を構成する基布２の経糸に沿う方向で、矢印Ｂ−Ｂ方向が緯糸に沿う方向であり、膜体１には開口４が形成され、この膜体開口部の補強方法は、経糸方向補強グループ３１，３１ａと緯糸方向補強グループ３２，３２ａとの２つの補強グループからなる。
このうち経糸方向補強グループ３１，３１ａは、開口４の中心位置から基布２の経糸方向に沿って互いに反対方向に適宜の距離を隔てた膜体１上の上下１対の地点を起点５，５ａとし、この各起点５，５ａから開口４の外縁近傍を通る左右各２本の直線に沿って且つ開口４とは反対の外側に、膜体１と同じ材料を開口４の直径とほぼ同じ幅の帯状に形成してなる補強部材３７，３７ａ，３８，３８ａを、それぞれ図示のように配置するとともに各補強部材の先端が開口２の左右側方６，６ａで互いの相手側と交差（つまり３７，３８の先端同士および３７ａ，３８ａの先端同士が交差）するようにし、一方、補強部材３７，３７ａ，３８，３８ａのそれぞれの基端側は、図示のように起点５，５ａに対し開口４とは反対側に延長し、開口４の中心を通り経糸方向に沿う直線Ｘとの交点３９，３９ａで３７と３７ａおよび３８と３８ａがそれぞれ略Ｘ字状に交差し、且つ各補強部材と直線Ｘとのなす角度θがすべて２２．５°となる配置にしている。なお補強部材３７，３７ａ，３８，３８ａは、上記の配置姿勢にて膜体１に対しそれぞれ熱溶着されている。一方、緯糸方向補強グループ３２，３２ａは、補強部材を経糸方向補強グループ３１，３１ａと同じ配置形態のまま開口４を中心に反時計回りに９０°回転させ、経糸補強グループ３１，３１ａの上に重ねて熱溶着した形態である。
【００３６】
図３の膜体開口部の補強方法の作用についてであるが、経糸方向補強グループ３１，３１ａにおける応力の伝わり方と作用効果は、前記図２の膜体開口部の補強方法の説明内容とほぼ同じであり、経糸方向に作用する応力成分に対して有効に作用する。一方、緯糸方向補強グループ３２，３２ａにおいては、補強部材を経糸方向補強グループと同じ形態のまま開口４を中心に反時計回りに９０°回転させただけのため、図２の膜体開口部の説明における経糸と緯糸を置き換えた内容と同じであり、緯糸方向に作用する応力成分に対して有効に作用する。
従って、図３の膜体開口部の補強方法は、例えば飛行船の船体や気球の球体など内部からのガス圧で膜体基布の経糸と緯糸の両方に主応力が作用する膜体構造物に形成した開口部の補強に適用される。なお、図３においては、図２の実施形態と比較して、基点５，５ａが開口４から遠く離れた位置に設定されている。これにより、より大きな開口の補強に適するが、一方、小さい開口にこの補強方法を適用した場合は、補強部材で囲まれた中心部に広い面積の応力の作用しない自由部分が得られるといった効果がある。
つまり、たとえば開口にガス注入用金具やその他の金属製などの付着物を取着したりする箇所にこのような補強方法を採用すると、取着物には限定的な範囲の動きを許容する自由度が得られて好都合である。
【００３７】
次に本発明の第４の実施形態を図４に示す。図４の実施形態は基本的には図３に類似している。
即ち、図４において、矢印Ａ−Ａ方向が膜体を構成する基布２の経糸に沿う方向で、矢印Ｂ−Ｂ方向が緯糸に沿う方向であり、膜体１には開口４が形成され、この膜体開口部の補強方法は、経糸方向補強グループ４１，４１ａと緯糸方向補強グループ４２，４２ａとの２つの補強グループからなる。
このうち経糸方向補強グループ４１，４１ａは、開口４の中心位置から基布２の経糸方向に沿って互いに反対方向に適宜の距離を隔てた膜体１上の上下１対の地点を起点５，５ａとし、この各起点５，５ａから開口４の外縁近傍を通る左右各２本の直線に沿って且つ開口４とは反対の外側に、膜体１と同じ材料を開口４の直径とほぼ同じ幅の帯状に形成してなる補強部材４７，４７ａ，４８，４８ａを、それぞれ図示のように配置するとともに各補強部材の先端が開口２の左右側方６，６ａで互いの相手側と交差（つまり４７，４８の先端同士および４７ａ，４８ａの先端同士が交差）するようにし、一方、補強部材４７，４７ａ，４８，４８ａのそれぞれの基端側は、図示のように起点５，５ａに対し開口４とは反対側に延長し、開口４の中心を通り経糸方向に沿う直線Ｘとの交点４９，４９ａで４７と４７ａおよび４８と４８ａがそれぞれ略Ｘ字状に交差し、且つ各補強部材と直線Ｘとのなす角度θがすべて２２．５°となる配置にしている。なお補強部材４７，４７ａ，４８，４８ａは、上記の配置姿勢にて膜体１に対しそれぞれ熱溶着されている。一方、緯糸方向補強グループ４２，４２ａは、補強部材を経糸方向補強グループ４１，４１ａと同じ配置形態のまま開口４を中心に反時計回りに９０°回転させ、経糸補強グループ４１，４１ａの上に重ねて熱溶着した形態である。
【００３８】
図４の膜体開口部の補強方法における作用および効果は、図３の説明と同様である。
なお、図４においては、経糸方向補強グループ４１，４１ａの起点５，５ａが図３よりも更に開口４から遠方に離れ且つ略Ｘ字状に交差する補強部材４７と４７ａおよび４８と４８ａの交点が補強部材の基端側、つまり開口４から一層遠方側にある。そして緯糸方向補強グループ４２，４２ａも同様な位置関係にある。この様な形態にすることにより、図３の場合よりも更に大きな開口の補強に適するが、補強部材で囲まれた中心部に図３の場合よりも更に広い面積の応力の作用しない自由部分が得られるといった効果があり、たとえばメンテナンス用または器材搬入用ハッチを取り付けたりする場合などに好都合である。
【００３９】
なお、上記いずれの膜体開口部の補強方法においても、膜体に各帯状補強部材を貼り付ける際の上下の重ね合わの形態は、各補強部材を貼り付ける順番によって決まり、先に貼り付けた補強部材から順次上方に重なり合う。図１から図４は本発明に係る膜体開口部の補強方法において帯状補強材の平面的配置関係を説明する図であって、貼り合わせの順序に従う各補強部材の重なりは任意に設定してよい。つまり、本発明は、膜体開口部の補強方法において、膜体面に貼り付ける帯状補強部材の平面的配置形態に関するものであり、帯状補強部材の上下の重なり方は指定しない。即ち、本発明の膜体開口部の補強方法は、帯状補強部材を例えば図１から図４に示すような形に溶着または接着或いは縫着により膜体に取り付けるが、その重ね合わせ方は任意であり、また補強部材は膜体の表面・裏面のいずれに貼り付けてもよいし、一部を膜体の表側と裏側に分けて貼り付けても或いは両面にそれぞれ同一形態または異なる形態で貼り付けてもいずれでもよい。
【００４０】
次に、図８に上記本発明に係る膜体開口部の補強方法の適用例を紹介する。  図８（ａ）は飛行船の外観の一例を示すが、飛行船５０のガス封入用船体５１を構成する膜体は、極力軽量化をはかるとともにガス圧や風雨や太陽光線および紫外線に耐え且つ障害物との接触にも耐え得る十分な強度と耐候性・気密性・耐食性・耐熱耐寒性・信頼性などが要求されるため、それぞれ要求性能に適した材質からなる繊維素材の織物組織の基布に特殊な樹脂をコーティングまたはラミネートしたものが利用される。そして該船体５１には、メンテナンスハッチ５２やガス注入口５３などの付帯設備が取着装備される。そのためそれらの設備の装着部の膜体には開口が形成され、その開口には引き裂き伝播が発生しないよう、極力軽量で且つ船体の膜体と同様な可撓性と伸び率を発揮する補強を行う必要がある。本発明の膜体開口部の補強方法は、そのような部分に最適の補強方法であり、上記のメンテナンスハッチ５２やガス注入口５３などには、船体の膜体と同じ材料からなる帯状補強部材を船体の裏側から熱溶着などによって図８（ｂ）の要領で貼り付け補強する。なおこの図８（ｂ）はガス注入口５３の船体内側に貼り付けた補強部材５４の配置を示す平面図で、メンテナンスハッチ５２についても同様に例えば図４などに示すような補強方法を用いて補強する。
【００４１】
なお、膜体構造物に用いられる膜体は、上記のような組織構成に限らず、例えば、経糸をほぼ等間隔で平面的に並べてなる経糸平面と緯糸をほぼ等間隔で平面的に並べてなる緯糸平面とを互いの糸方向が交差するようにして上下に重ね合わせて２層の繊維平面を形成する一方、前記２層の繊維平面の上面と下面に樹脂をコーティングし或いは薄い樹脂フィルムをラミネートし且つ樹脂の押圧により前記２層の繊維平面の接着一体化および表面保護層形成を行って形成された膜体を用いる場合がある。この組織構造の膜体は、２層の繊維平面の経糸と緯糸が絡み合う組織ではないため、織物組織からなる基布よりも更に引き裂き伝播が起こりやすい。従って、このような組織構造の膜体に対し本発明の膜体開口部補強方法適用する著しい補強効果が得られる。
【００４２】
次に、本願出願に先立ち、本発明の膜体開口部の補強方法の効果確認のため、本発明に係る膜体開口部の補強方法のうち図４と同様な膜体開口部の補強を行った試験片により引っ張り強度測定実験を行ったのでその結果を以下に紹介する。
【００４３】
実験に用いた膜体開口部の補強方法の試験片は図７（ａ）に示し、その破断状況を図７（ｂ）に示す。図７（ａ）の試験片７１は、図１と同様の補強方法であり、膜体母材７１ａはザイロン（前述参照）を繊維素材とする平織組織の基布の表裏にウレタン樹脂をコーティングしてなり、寸法は５００ｍｍ幅×５８０ｍｍ長（引張試験機のつかみロール間距離）で、その中央には直径２１ｍｍの円形開口７２を形成している。膜体母材の引張強度は１３１１Ｎ／ｃｍ（膜体母材破断応力／後述参照）である。
一方、試験片の補強部材については、帯状補強部材７３は膜体と同一素材から成形したものを図示の如く試験片の膜体母材に熱溶着しているが、各帯状補強部材７３の幅は２０ｍｍ幅、取付角度は開口７２の上下方向中心線に対しそれぞれ２２．５°、取付幅は上下１６０ｍｍ×左右１２６ｍｍのエリアに及んでいる。そして試験片の膜体母材７１ａは、図の上下方向（白抜き矢印方向）が膜体基布の緯糸方向であり、帯状補強部材は長手方向（両矢印方向）が膜体基布の緯糸方向としている。
【００４４】
実験方法は、上下方向（白抜き矢印方向）に引張試験機で引張荷重を付加し、荷重を徐々に上げて破断時の荷重を測定し、その破断荷重を試験片膜体母材の幅５０ｃｍ（＝５００ｍｍ）で除し、その値つまり試験片破断応力を前記膜体母材の破断応力１３１１Ｎ／ｃｍで除して、膜体母材との強度比率を求める方法とした。
なお、前記膜体母材破断応力（１３１１Ｎ／ｃｍ）は、３ｃｍ幅の試験片を別途引張試験機にかけて破断応力を測定し、その５回の測定値の平均値である。
【００４５】
実験結果は、破断時の荷重を基準にすると試験片の強度比率は６３．７％を示し、一方、破断箇所は図７（ｂ）のように開口補強部から離れた母材部分であった。このような現象から、この実験で強度比が１００％にならなかった原因としては、引っ張り試験機による試験片のつかみ方の精度なども影響したと思われ、精度向上により強度比は１００％に近づくと考察される。
【００４６】
以上の実験結果によると、試験片が補強箇所から離れたところが破断したことから、本発明に係る膜体開口部の補強方法は膜体母材強度以上に補強することが可能といえ、仮にこの実験における試験片破断時の荷重を基準にしても、強度比は膜体母材の破断応力の約６４％となり、十分実用に耐える補強方法であることが判明した。
【００４７】
【発明の効果】
以上にしてなる請求項１に係る発明の膜体開口部の補強方法によると、膜体を構成する繊維織物からなる基布の開口形成で切断された経糸と緯糸に作用する応力は、基布の経糸および／または緯糸に沿って開口中心から離れた膜体上の地点を一方の起点としてこの起点から開口の両側端に向けて略Ｖ字状に配置された２本の帯状補強部材に分散して補強部材に沿って伝達される。そしてその応力は、開口両側で互いに交差する前記補強部材と対称配置の相手方のＶ字状補強部材に伝達され（つまり開口両側を迂回して）、前記起点と対称位置の他方の起点にて収束し、更にその応力は、前記他方の起点に対し開口と反対側の膜体の経糸および／または緯糸に伝えられる。このように、膜体の開口周縁の応力は殆どが補強部材を介して開口の反対側に伝達されるため、開口部での応力集中が発生せず引き裂き伝播を防止することができる。
【００４８】
また、請求項２に係る発明では、開口を挟んで対向位置の各起点において前記帯状補強部材を開口と反対側にも延長し、それぞれの起点側でも補強部材が互いにＸ字状に交差するようにしたことで、応力は２本の補強部材にそれぞれ均等分散され易く、且つ、基点側での補強部材同士の交差が補強対象の経糸または緯糸方向と直交方向の引っ張り応力にも対抗する事になり、より一層効果的である。
【００４９】
請求項１，２のいずれの場合も、帯状補強部材の起点を開口から離れた遠方の地点に設定すると、帯状補強部材で囲まれた応力の極めて小さい中心領域を広く確保できる効果がある。これによって大きな開口も任意に補強が可能となるとともに、この中心領域に付帯物を取着するとその付帯物は限定的範囲で柔軟に変位可能である。
【００５０】
本発明の膜体開口部の補強方法は、膜体に対し特定の用途目的で形成した開口に対して適用されるほか、請求項３に記載のように、膜体に発生した損傷部を適宜の形状に切除整形する事で滑らかな開口にすれば、そのような開口に対しても適用することができる。
【００５１】
一方、請求項４および５に係る発明では、補強部材が補強対象の膜体本体と同様な構造からなる可撓性に富む材質で且つ補強部材基布の経糸または緯糸の方向が補強部材の長手方向と一致するので、強度が強く細幅で形成する事が可能となるから、膜体の変形によく追従し且つ軽量にすることが可能でとなる。つまり、とくに可撓性と軽量を要求される飛行船のガス封入用船体や気球のガス封入用球体などの開口部の補強手段として最適な膜体開口部の補強方法である。
そして補強部材を補強対象の膜体本体と同様の材質とした場合、補強箇所が外観上膜体本体と融和して目立たず違和感が無く美観を損ねないといった利点がある。
【００５２】
請求項６に係る発明では、起点から開口を跨ぐようにＶ字状に配置される補強部材の開口の略中心を通る中心線に対する左右の開き角度を３０°以下とするものであるが、これにより補強部材に沿って伝達される応力に伴う開口中心に向かう求心力を小さく押さえ前記中心線に直交方向の膜体基布繊維に作用する応力の増加を少なくするとともに、開口部の変形やしわの発生を押さえる効果がある。
【００５３】
平織組織の基布においては基布に作用する応力が経糸と緯糸に沿わない斜め方向には他の織り組織の場合に比べとくに伝わりにくい構造で、開口部での引き裂き伝播を生じ易い傾向が高い。そのため、請求項７に記載のように、膜体を構成する基布が平織組織からなる膜体に形成された開口部に対して本発明に係る補強方法を適用すると、本発明の効果が他の織り組織の基布からなる膜体に比べより一層顕著に効果が現れる。
【００５４】
膜体の基布が織物組織ではない組織構成の膜体を用いる膜体構造物もあり、膜体を構成する基布が経糸と緯糸が絡み合わない２層の繊維平面からなる場合、織物組織からなる基布よりも更に引き裂き伝播が起こりやすい。請求項８に係る発明は、そのような組織構造の膜体に対し本発明の膜体開口部補強方法適用するもので、このような場合は最も著しい補強効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る膜体開口部の補強方法の第１実施例を示す図である。
【図２】本発明に係る膜体開口部の補強方法の第２実施例を示す図である。
【図３】本発明に係る膜体開口部の補強方法の第３実施例を示す図である。
【図４】本発明に係る膜体開口部の補強方法の第４実施例を示す図である。
【図５】膜体構造物および本発明に係る膜体開口部補強用の補強部材に用いる膜体の構造を模式的に示す拡大断面図である。
【図６】開口を形成した膜体の開口周辺における応力の伝わり方を模式的に示す図である。
【図７】本発明に係る膜体開口部補強方法の引張試験片の図で、（ａ）は開口部補強部材の配置、（ｂ）は破断状況をそれぞれ示す。
【図８】本発明の適用例を示す図で、（ａ）は飛行船の全体側面、（ｂ）はその飛行船のガス注入口の補強部材配置を示す平面をそれぞれで示す。
【符号の説明】
１  膜体
２  基布
３  樹脂
４  開口
５，５ａ  起点
６，６ａ  開口側方
７，７ａ，８，８ａ  補強部材
９，９ａ  交点
１７，１７ａ，１８，１８ａ  補強部材
３１、３１ａ  経糸方向補強グループ
３２，３２ａ  緯糸方向補強グループ
３７，３７ａ，３８，３８ａ  補強部材
４１、４１ａ  経糸方向補強グループ
４２，４２ａ  緯糸方向補強グループ
４７，４７ａ，４８，４８ａ  補強部材
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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