(57)【要約】【課題】ランニングコストおよび初期コストを低く抑えることができ、しかもメンテナンスが容易なニューマチックパネルを提供する。【解決手段】２枚の膜材２ａの間に空気が封入された二重膜構造の膜パネル２と、膜パネルの周縁部を保持する外周フレーム３と、膜パネルの表面に弾性力を作用させて、膜パネルの内圧に応じて膜パネルの容積を可変とすることにより、膜パネルの内圧の変動を抑制する圧力調整機構５とを備える。【選択図】図１
2006063623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の膜材の間に空気が封入された二重膜構造の膜パネルと、
上記膜パネルの周縁部を保持する外周フレームと、
上記膜パネルの表面に弾性力を作用させて、上記膜パネルの内圧に応じて上記膜パネルの容積を可変とすることにより、上記膜パネルの内圧の変動を抑制する圧力調整機構とを備えることを特徴とするニューマチックパネル。
【請求項２】
上記圧力調整機構は、上記膜パネルの下面に沿って張り渡されたケーブルと、上記ケーブルをその一端または両端から引張って、上記ケーブルが上記膜パネルの下面を押し上げる方向に、弾性力を作用させるバネ機構とにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載のニューマチックパネル。
【請求項３】
上記圧力調整機構は、上記膜パネルの下面に当接する押えプレートと、上記押えプレートに上方向の弾性力を付与するバネ機構と、上記バネ機構を支持する支持部材とにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載のニューマチックパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋根ふき材等の仕上げ材、あるいは外被材として用いて好適なニューマチックパネルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、２枚の膜材の間に空気を封入しその周縁部をフレームで保持した構造の建築用パネルとして、ニューマチックパネルが知られている。このニューマチックパネルには、ブロア等の加圧装置を使用して膜材間に空気を送り込んで初期内圧を与えた後に、上記加圧装置との縁を切り気密状態とする密封方式のものや、例えば特許文献１に示すように、初期内圧を与えた後も上記加圧装置を切り離さずに、気圧変動等による内圧変動に対して、上記加圧装置の送風量を調整することにより一定内圧を維持する加圧方式のものが提案されている。
【０００３】
しかしながら、上記密封方式のニューマチックパネルにおいては、外気圧や気温の影響を受けて内圧が変動するという問題点や、長期間に亘って気密性を維持することが難しい等の問題点があった。
一方、加圧方式のニューマチックパネルでは、外気圧や気温が変動してもパネルの内圧を一定に維持することができる反面、加圧装置を常時稼働させる必要があるため維持費用がかかり、その上、内圧を一定に保つために、圧力センサを使用した自動制御装置などが必要になることから、密封方式と比較して初期コストが格段に高くなるという問題点があった。
【特許文献１】特開昭６２−１３７３７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、ランニングコストおよび初期コストを低く抑えることができ、しかもメンテナンスが容易なニューマチックパネルを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明に係るニューマチックパネルは、２枚の膜材の間に空気が封入された二重膜構造の膜パネルと、上記膜パネルの周縁部を保持する外周フレームと、上記膜パネルの表面に弾性力を作用させて、上記膜パネルの内圧に応じて上記膜パネルの容積を可変とすることにより、上記膜パネルの内圧の変動を抑制する圧力調整機構とを備えることを特徴とするものである。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のニューマチックパネルにおいて、上記圧力調整機構は、上記膜パネルの下面に沿って張り渡されたケーブルと、上記ケーブルをその一端または両端から引張って、上記ケーブルが上記膜パネルの下面を押し上げる方向に、弾性力を作用させるバネ機構とにより構成されていることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のニューマチックパネルにおいて、上記圧力調整機構は、上記膜パネルの下面に当接する押えプレートと、上記押えプレートに上方向の弾性力を付与するバネ機構と、上記バネ機構を支持する支持部材とにより構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、密封方式でありながらも、外気圧や気温の変化に伴う内圧の変動を抑制することができ、長期に亘ってほぼ一定の内圧を維持することができる。
しかも、加圧方式のように加圧装置を常時稼働させる必要がないため、ランニングコストを低く抑えることができる上に、圧力センサや自動制御装置などが不要になることから、初期コストを大幅に縮減することができる。また、上記加圧装置などの機械的な装置を用いていないため、メンテナンスも容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
［第１の実施形態］
図１〜図６は、本発明に係るニューマチックパネルの第１の実施形態を示すもので、このニューマチックパネル１は、膜パネル２および外周フレーム３等からなるパネル本体４と、膜パネル２の内圧の変動を抑制する圧力調整機構５とにより概略構成されている。
【００１０】
膜パネル２は、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）フィルム等の透明なプラスチック系フィルム材料からなる矩形状の膜材２ａを２枚重ね合わせて、その周縁部を接合した二重膜構造の膜パネルで、膜材２ａ間には空気が封入されている。なお、膜材２ａ間に膜材を追加し、三重、四重とすることにより断熱性等の効果を高めることができる。
【００１１】
膜材２ａの隅部には、図２に示すように、給気口６が設けられ、この給気口６には開閉自在な切替バルブ７が装着されている。すなわち、この膜パネル２においては、切替バルブ７にダクト９の一端を接続して、ダクト９の他端をブロア８の吐出口に接続した状態で、切替バルブ７を開放してブロア８を作動させることにより、膜パネル２内に空気を送り込むことができる。そして、初期内圧を与えた後には、切替バルブ７を閉じてブロア８の作動を停止させることにより、ブロア８との縁を切り気密状態とすることができる。このように、本実施形態のニューマチックパネル１は、密封方式のニューマチックパネルであり、初期内圧を与えた後は、切替バルブ７からダクト９およびブロア８を取り外した状態で用いられる。なお、膜パネル２の内圧は、上記ブロア８の代わりに内圧計を取り付けることによって、或いは上記送風系統とは別に内圧確認用の系統を設けることによって、計測することが可能であり、その計測の結果、例えば内圧の低下が検出された際には、上記と同様の手順で、再度加圧することも可能である。また、膜パネル２内部へ送る空気に替えて炭酸ガスあるいはヘリウム等の気体を封入することも可能である。さらに、グラスウール等の固形材料を封入することも可能である。
【００１２】
膜パネル２は、図１に示すように、その周縁部全体がファスナ１０により狭持され、ファスナ１０は、鉄骨等からなる外周フレーム３に取り付けられている。
外周フレーム３は、例えば図３に示すように、ジョイント部材１１を介して構造部材１２に取り付けられている。この図３の例では、外周フレーム３はウェブプレート３ａとその両端に設けられたフランジプレート３ｂとにより構成され、ウェブプレート３ａの一方の面（下面）がジョイント部材１１の先端面に溶接等で固着されている。ウェブプレート３ａの他方の面（上面）には、ファスナ１０を構成する一方の定着プレート１０ａが固着され、その上から、他方の定着プレート１０ｂがボルト１４等で着脱自在に取り付けられている。すなわち、定着プレート１０ａ，１０ｂ間に膜パネル２の周縁部を挟んだ状態で、定着プレート１０ｂと外周フレーム３とをボルト１４等で締結することにより、膜パネル２を外周フレーム３に装着することが可能となっている。定着プレート１０ａ，１０ｂと膜パネル２の間には、膜パネル２を保護するためにゴムシート１５が介装されている。また、この図３の例では、ウェブプレート３ａ上に定着プレート１０ａが２つ並設されて、その各々に膜パネル２を装着することが可能となっている。
【００１３】
なお、例えば図４に示すように、上部に水平面を有する構造部材１２ａの場合には、ジョイント部材１１を用いずに、外周フレーム３を構造部材１２ａに直接取り付けるようにしてもよい。この図４の例では、外周フレーム３が帯状のプレート３ｃにより構成され、その一方の面（下面）が構造部材１２ａの上面に固着されている。また、ファスナ１０を構成する定着部材１０ｃ，１０ｄの各々が何れもボルト１４等でプレート３ｃに着脱自在に取り付けられている。この場合も、図３の場合と同様に、定着部材１０ｃ，１０ｄの間に膜パネル２の周縁部を挟んだ状態で、定着部材１０ｃ，１０ｄどうしをボルト１４で締結することにより、膜パネル２を外周フレーム３に装着することが可能となっている。
【００１４】
ところで、膜パネル２は、図１および図６に示すように、内部の空気の圧力により膨らんで、上下両面とも凸状の曲面となっている。この膜パネル２の下面には、その対角線に沿って一対のケーブル２０が張り渡され、両者が膜パネル２の下面中心部で交差している。各ケーブル２０の端部にはそれぞれバネ機構２１が設けられ、それらバネ機構２１の弾性力によって、各ケーブル２０が両側から引張られて膜パネル２の下面を若干持ち上げる形となっている。
バネ機構２１は、例えば図５に示すように、ケーブル２０を通す貫通孔２２ａが設けられた取付金具２２と、ケーブル２０の先端に取り付けられたフランジ部材２３と、ケーブル２０に外挿されて取付金具２２とフランジ部材２３との間に配置されたバネ部材２４と、バネ部材２４の外周部を覆うフレキシブルチューブ２５とにより構成され、取付金具２２がジョイント部材１１または外周フレーム３に取り付けられている。本実施形態では、このバネ機構２１と一対のケーブル２０によって、膜パネル２の内圧の変動を抑制する圧力調整機構５が構成されている。
【００１５】
この圧力調整機構５においては、常時は（例えば、気温２０℃、外気圧１０１３ｈＰａの条件下では）、図６（ａ）に示すように、ケーブル２０が当接する部分に沿って、溝状の窪みＤ１が膜パネル２の下面に形成された状態となっている。例えば、この状態から気温が上昇するなどして、膜パネル２の内圧が上昇すると、図６（ｂ）に示すように、ケーブル２０に作用する張力が大きくなることにより、バネ部材２４が伸びて、ケーブル２０全体が押し出される方向（下方向）に移動する結果、その分、膜パネル２の容積が増える。これにより、膜パネル２の内圧の上昇が抑制されることとなる。
【００１６】
一方、気温が下がるなどして、膜パネル２の内圧が低下すると、ケーブル２０に作用する張力が小さくなることにより、バネ部材２４が収縮して、ケーブル２０全体が奥に押し込まれる方向（上方向）に移動する結果、上記窪みＤ１が深くなり、その分膜パネル２の容積が減少する。これにより、膜パネル２の内圧の低下が抑制されることとなる。
【００１７】
このように、上記構成からなるニューマチックパネル１によれば、密封方式でありながらも、外気圧や気温の変化に伴う内圧の変動を抑制することができ、長期に亘ってほぼ一定の内圧を維持することができる。
しかも、加圧方式のように加圧装置を常時稼働させる必要がないため、ランニングコストを低く抑えることができる上に、圧力センサや自動制御装置などが不要になることから、初期コストを大幅に縮減することができる。また、上記加圧装置などの機械的な装置を用いていないため、メンテナンスも容易となる。
さらに、透明なプラスチック系フィルムを膜材２ａに用いるようにしたので、軽量で割れる心配の無い、ガラスに代わる有効な材料として当該ニューマチックパネル１を使用することができる。
【００１８】
因みに、外周フレーム３の形状を一辺の長さが約２ｍの正方形、ライズ（パネル中央部の膨らみ）を２０ｃｍとし、年間を通じ外気圧が９３０ｈＰａ（９５００ｍｍＡｑ）から１０３０ｈＰａ（１０５００ｍｍＡｑ）まで１００ｈＰａ（１０００ｍｍＡｑ）変動したとき、圧力調整機構５を設けない場合（従来の密封方式の場合）には、内圧が５ｈＰａ（５０ｍｍＡｑ）変動するが、圧力調整機構５を設けた場合には、内圧変動を２ｈＰａ（２０ｍｍＡｑ）に抑制することが可能である。
【００１９】
なお、本実施形態では、一対のケーブル２０とバネ機構２１とによって圧力調整機構５を構成するようにしたが、例えば、弾性を有するゴム等の伸縮自在なケーブルによって圧力調整機構を構成することも可能である。この場合、バネ機構２１を省略することができる。
また、ニューマチックパネル１の取付方法としては、膜パネル２、外周フレーム３および圧力調整機構５を個別に取り付ける方法と、それらを予めユニット化したものを構造部材に取り付ける方法とがあるが、何れを採用するようにしてもよい。例えば、地組みされた構造部材に取り付けてから、構造部材ごと吊り上げる方法を採ることも可能である。また、膜パネル２の加圧は、構造部材への取付前に行うようにしても、取付後に行うようにしてもよい。
【００２０】
［第２の実施形態］
図７〜図９は、本発明に係るニューマチックパネルの第２の実施形態を示すもので、上述した第１の実施形態と同一構成部分については、同一符号を付してその説明を簡略化する。
上記第１の実施形態では、膜パネル２の下面を押し上げる部材として、互いに交差する一対のケーブル２０を用いるようにしたが、この第２の実施形態では、フィルム押えプレート（押えプレート）３０を用いるようにしている。
【００２１】
すなわち、第２の実施形態においては、図７に示すように、膜パネル２の中心部の下方にバネ機構３１が配置され、当該バネ機構３１が外周フレーム３の四隅から延びる支持ロッド（支持部材）３２により支承されている。バネ機構３１には、鉛直方向に伸縮するバネ部材３３が設けられるとともに、このバネ部材３３の上端部にはフィルム押えプレート３０が取り付けられ、このバネ部材３３の弾性力によって、フィルム押えプレート３０が上方向に押圧されて膜パネル２の下面中心部を若干持ち上げるようになっている。フィルム押えプレート３０は、例えば図８に示すように、円盤状に形成され、その周縁部が面取り加工されている。このフィルム押えプレート３０の下面の中心部には、下方に向かってシャフト３４が立設され、このシャフト３４の先端部には、当該シャフト３４の上方向への移動を規制する係止ブロック３５が取り付けられている。一方、バネ機構３１は、中心部にシャフト３４を通す貫通孔３６ａが設けられ外周部に各支持ロッド３２の先端部が接続された取付金具３６と、シャフト３４に外挿されて取付金具３６とフィルム押えプレート３０との間に配置されたバネ部材３３と、バネ部材３３の外周部を覆うフレキシブルチューブ３７とにより構成されている。本実施形態では、これらバネ機構３１、フィルム押えプレート３０および支持ロッド３２によって、膜パネル２の内圧の変動を抑制する圧力調整機構が構成されている。
【００２２】
この圧力調整機構においては、常時は、図７（ａ）に示すように、膜パネル２の下面がフィルム押えプレート３０に押圧されて、膜パネル２の下面の中心部に窪みＤ２が形成された状態となっている。例えば、この状態から気温が上昇するなどして、膜パネル２の内圧が上昇すると、図９に示すように、フィルム押えプレート３０に作用する膜材２ａの張力が増して、その鉛直成分が大きくなることにより、バネ部材３３が収縮して、フィルム押えプレート３０が押し下げられる。その結果、図７（ｂ）に示すように、上記窪みＤ２が浅くなり、膜パネル２の容積が増える。これにより、膜パネル２の内圧の上昇が抑制されることとなる。
【００２３】
一方、気温が下がるなどして、膜パネル２の内圧が低下すると、フィルム押えプレート３０に作用する膜材２ａの張力が低下して、その鉛直成分が小さくなることにより、バネ部材３３が伸張して、フィルム押えプレート３０が押し上げられる。その結果、上記窪みＤ２が深くなり、膜パネル２の容積が減少する。これにより、膜パネル２の内圧の低下が抑制されることとなる。
【００２４】
このように第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様、気温や外気圧の変化に伴う膜パネル２の内圧変動を抑制することができる。なお、この第２の実施形態では、バネ機構３１を支持する部材として、支持ロッド３２を用いるようにしたが、本発明はこれに限られるものではなく、バネ機構３１を膜パネル２の下方位置で支持することが可能であれば、例えばケーブル等を用いるようにしてもよい。また、第１の実施形態のように、膜パネル２の下面にその対角線に沿って一対のケーブル等を張り渡し、バネ機構３１で上方向に押圧するようにすると、膜パネル２の下面のモードが変わり、より効果的に内圧変動を抑制することができる。なお、このときの上記ケーブル等にはバネやゴム機構は必要ない。
【００２５】
また、以上の各実施形態では、膜材としてプラスチック系フィルム材料からなる膜材２ａを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、気密性を有するものであれば、その他の材料からなる膜材を使用することも可能である。また、膜材は透明のものに限られるものではなく、例えば、上下両方とも不透明な膜材を用いるようにしたり、或いは一方に透明な膜材、他方に不透明な膜材を用いるようにしてもよい。
【００２６】
また、以上の各実施形態で示したバネ機構には、ダンパーを取り付けるようにしてもよく、そうすることで、風のような短周期の変動に対しては抵抗しつつも、気圧変動や温度変動等のゆっくりとした変動に対しては適切に対応することができる圧力調整機構を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係るニューマチックパネルの第１の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】膜パネルの加圧方法を説明するための模式図である。
【図３】図１のニューマチックパネルの取付構造を示す断面図である。
【図４】図３の変形例を示す断面図である。
【図５】図１の圧力調整機構の構成を示す断面図である。
【図６】図５の圧力調整機構の作用を説明するための模式図である。
【図７】本発明に係るニューマチックパネルの第２の実施形態を示す概略構成図である。
【図８】図７の圧力調整機構の構成を示す断面図である。
【図９】図８の圧力調整機構の作用を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    ニューマチックパネル
２    膜パネル
２ａ  膜材
３    外周フレーム
５    圧力調整機構
２１，３１  バネ機構
２０  ケーブル
３０  フィルム押えプレート（押えプレート）
３２  支持ロッド（支持部材）
【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】
2006063623.tif 000008
【図７】
2006063623.tif 000009
【図８】
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【図９】
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