(57)【要約】【課題】本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解消することであり、すなわち開閉軸直角方向に張力を導入するための動力や構造を必要とせず、簡易な構造で膜屋根に開閉軸方向と開閉軸直角方向の張力を発生させることができ、さらに折り畳み時にも膜屋根にシワが生じることがなく、しかも開閉途中においても膜屋根に張力を導入することができる膜屋根ユニット、及び膜屋根構造を提供することである。【解決手段】本願発明の膜屋根ユニットは、開閉式の膜屋根構造を構成するもので、開閉軸直角方向に配置される「定着梁」と、複数の部分屋根膜材からなる「屋根膜材」を備えたものである。屋根膜材を構成する部分屋根膜材は、開閉軸方向に見たときの一端に第１端部、他端に第２端部、中央部に中折れ部を有するとともに、この第１端部と第２端部の長さが中折れ部の長さよりも長く形成される。【選択図】図６
2018135735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉式の膜屋根構造を構成する膜屋根ユニットにおいて、
開閉軸直角方向に配置される定着梁と、複数の部分屋根膜材からなる屋根膜材と、を備え、
前記部分屋根膜材は、開閉軸方向における一端に第１端部、開閉軸方向における他端に第２端部、開閉軸方向における中央部に中折れ部を有するとともに、該第１端部及び該第２端部の長さが該中折れ部の長さよりも長く形成され、
前記屋根膜材は、複数の前記部分屋根膜材が開閉軸直角方向に配置され、隣接する該部分屋根膜材どうしが連結されることで形成され、
複数の前記部分屋根膜材が連結された前記屋根膜材には、前記部分屋根膜材の前記第１端部が連続する全体第１端部と、前記部分屋根膜材の前記第２端部が連続する全体第２端部と、前記部分屋根膜材の前記中折れ部が連続する全体中折れ部と、が形成され、
前記屋根膜材の前記全体第１端部及び前記全体第２端部は、それぞれ前記定着梁に固定され、
前記屋根膜材を固定する２つの前記定着梁間が縮まると、前記屋根膜材は前記全体中折れ部で折り畳まれ、
前記屋根膜材を固定する２つの前記定着梁間を広げると、前記屋根膜材は展張されて開閉軸方向の張力が生ずるとともに、全体中折れ部が引き伸ばされることで開閉軸直角方向の張力が生ずる、
ことを特徴とする膜屋根ユニット。
【請求項２】
前記屋根膜材が前記全体中折れ部で折り畳まれたとき、前記全体第１端部及び前記全体第２端部と前記全体中折れ部は、同一又は略同一の点を中心とする円弧又は略円弧の形状となる、
ことを特徴とする請求項１記載の膜屋根ユニット。
【請求項３】
前記屋根膜材を形成する複数の前記部分屋根膜材のうち開閉軸直角方向における両端に配置された前記部分屋根膜材は、その開閉軸直角方向における外側端部が、円弧又は略円弧の形状である、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の膜屋根ユニット。
【請求項４】
前記屋根膜材の前記全体第１端部及び前記全体第２端部が、それぞれ開閉軸直角方向の張力が導入された状態で前記定着梁に固定された、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の膜屋根ユニット。
【請求項５】
前記屋根膜材が、縦糸方向が開閉軸方向であって横糸方向が開閉軸直角方向となるように配置した複数の前記部分屋根膜材が、開閉軸直角方向に連結されることで形成された、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の膜屋根ユニット。
【請求項６】
開閉式の膜屋根構造において、
開閉軸直角方向に配置される複数の定着梁と、開閉軸方向に対向する２つの該定着梁間に設置される屋根膜材と、該定着梁を開閉軸方向に移動させる駆動機構と、を備え、
前記屋根膜材は、複数の部分屋根膜材からなり、
前記部分屋根膜材は、開閉軸方向における一端に第１端部、開閉軸方向における他端に第２端部、開閉軸方向における中央部に中折れ部を有するとともに、該第１端部及び該第２端部の長さが該中折れ部の長さよりも長く形成され、
前記屋根膜材は、複数の前記部分屋根膜材が開閉軸直角方向に配置され、隣接する該部分屋根膜材どうしが連結されることで形成され、
複数の前記部分屋根膜材が連結された前記屋根膜材には、前記部分屋根膜材の前記第１端部が連続する全体第１端部と、前記部分屋根膜材の前記第２端部が連続する全体第２端部と、前記部分屋根膜材の前記中折れ部が連続する全体中折れ部と、が形成され、
前記屋根膜材の前記全体第１端部及び前記全体第２端部は、それぞれ前記定着梁に固定され、
前記駆動機構によって移動することで開閉軸方向に対向する２つの前記定着梁間が縮まると、前記屋根膜材は前記全体中折れ部で折り畳まれ、
前記駆動機構によって移動することで開閉軸方向に対向する２つの前記定着梁間が広がると、前記屋根膜材は展張されて開閉軸方向の張力が生ずるとともに、全体中折れ部が引き伸ばされることで開閉軸直角方向の張力が生ずる、
ことを特徴とする膜屋根構造。
【請求項７】
複数の前記定着梁のうち開閉軸方向における端部に配置される端部定着梁の剛性は、複数の前記定着梁のうち該端部定着梁を除く中間定着梁の剛性よりも大きく、
前記中間定着梁は、開閉軸方向に隣接する２つの前記屋根膜材の前記全体第１端部又は前記全体第２端部を固定する、ことを特徴とする請求項６記載の膜屋根構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、開閉式の屋根構造に関するものであり、より具体的には、展張した膜屋根に開閉軸方向と開閉軸直角方向の張力を発生させる膜屋根ユニット、及びこれを用いた膜屋根構造に関する技術である。
【背景技術】
【０００２】
競技場やイベント会場など多くの観客を収容する施設は、雨天時でも実施できるように屋根が取り付けられることがある。さらに、好天時には自然環境で競技等が実施できるように、開閉式の屋根を採用する施設も増えている。開閉式の屋根の場合、開扉状態（屋根が開放された状態）においてはコンパクトに収納され、閉扉状態（屋根が閉鎖された状態）においては種々の形状に展開できる構造であることが望ましい。そのため、開閉式の屋根として採用できる屋根材は限定的であり、比較的自在に変形できる膜材が主流となっている。
【０００３】
開閉式の膜屋根は、その展張時にシワや窪み（ポンディング）があると、強風による荷重を受けた際あるいは雨や雪が溜まった際に膜が破損や座屈することで、設計上期待した強度が発揮されないおそれがある。膜屋根にシワや窪みを生じさせないためには、展張時の膜屋根に所定の張力（一般的には、２００ｋｇｆ／ｍ程度）を与える必要がある。ところが、膜屋根が開閉（伸縮）する方向（以下、「開閉軸方向」という。）に張力を導入するのは比較的容易であるが、開閉軸方向と直交する方向（以下、「開閉軸直角方向」という。）にも張力を導入するのは容易ではない。例えば、開閉軸方向に膜屋根を移動させる（つまり、開閉軸方向に張力を導入する）動力とは別に、開閉軸直角方向に張力を導入するための動力や構造を用いることも考えられるが、これには多大な手間とコストが掛かる。したがって従来の開閉式の膜屋根は、開閉軸方向にのみ張力を導入するに留め、すなわち開閉軸直角方向の張力導入は省略していたため、展張時にシワや窪みが残るという問題を抱えていた。さらに従来の開閉式の膜屋根では、閉扉状態から開扉状態にする途中、あるいは開扉状態から閉扉状態にする途中（以下、「開閉途中」という）において、開閉軸直角方向はもとより開閉軸方向にも張力を導入することができないという問題も抱えていた。そのため、ある限られた条件（例えば、無風〜微風の状態）の下でのみ開閉作業が許されていたのが実情である。
【０００４】
そこで特許文献１では、膜屋根を上下緊張材で下方に引張することで開閉軸方向の引張力を導入するとともに、内側に傾斜した両側のＶ字フレームの下端部間をワイヤで連結することで開閉軸直角方向の引張力を導入する膜屋根構造を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５７１１４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１で開示される発明は、開閉軸方向に膜屋根を移動させる動力のみで、すなわち開閉軸直角方向に張力を導入するための動力や構造を用意することなく、膜屋根に開閉軸方向と開閉軸直角方向に張力を発生させることができ、極めて合理的な技術である。一方で、この発明では上下緊張材や両側のＶ字フレーム、これを連結するワイヤなど、やや複雑な構造を必要とすることから、若干の改善余地があるといえる。
【０００７】
ところで、建築物の主要構造部である屋根は、原則として不燃でなければならない。したがって、屋根として膜材を採用する場合、不燃性の材料を選択する必要がある。屋根用の膜材は、基布をガラス繊維とするＡ種とＢ種、基布を合成繊維とするＣ種、そしてテント倉庫用に分類され、このうちＡ種とＢ種が不燃材である。つまり、屋根用としてはＡ種の膜材もしくはＢ種の膜材が選択される。たとえば、１９８８年に建設された東京ドームではＡ種の膜材を採用しており、２０年以上にわたって十分な機能と強度が保たれている。
【０００８】
しかしながらＡ種又はＢ種の膜材は、基布をガラス繊維とするが故に、強いシワが寄るなど過度の変形には耐えられない。ところが、開閉軸直角方向がアーチ状である膜屋根の場合、折り畳まれた状態の膜屋根の下端部（折返し部）には、これまで避けることのできないシワが生じていた。膜屋根の折返し部に着目して展張時と折り畳み時を比較すると、通常折返し部の位置は展張時よりも折り畳み時の方が下方となることから、折返し部の曲率は展張時よりも折り畳み時の方が大きくなり（半径が短くなり）、したがって折返し部の寸法（長さ）は展張時よりも折り畳み時の方が小さく（短く）なる。そのため、折返し部が展張時の寸法で設計されていると、折り畳み時にはその寸法が余った状態となり、これが原因でシワが生ずるわけである。
【０００９】
本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解消することであり、すなわち開閉軸直角方向に張力を導入するための動力や構造を必要とせず、簡易な構造で膜屋根に開閉軸方向と開閉軸直角方向の張力を発生させることができ、さらに折り畳み時にも膜屋根にシワが生じることがなく、しかも開閉途中においても膜屋根に張力を導入することができる膜屋根ユニット、及び膜屋根構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明は、屋根膜材の中折れ部（折返し部）の寸法を、その両端部より小さく（短く）することで、展張時に開閉軸直角方向の張力を導入するとともに、寸法変化に伴う折り畳み時のシワを回避する、という点に着目して開発されたものであり、従来にはない発想に基づいて行われた発明である。
【００１１】
本願発明の膜屋根ユニットは、開閉式の膜屋根構造を構成するもので、開閉軸直角方向に配置される「定着梁」と、複数の部分屋根膜材からなる「屋根膜材」を備えたものである。屋根膜材を構成する部分屋根膜材は、開閉軸方向に見たときの一端に第１端部、他端に第２端部、中央部に中折れ部を有するとともに、この第１端部と第２端部の長さが中折れ部の長さよりも長く形成される。屋根膜材は、複数の部分屋根膜材が開閉軸直角方向に配置され、さらに隣接する部分屋根膜材どうしが連結されることで形成される。複数の部分屋根膜材が連結された屋根膜材には、部分屋根膜材の第１端部が連続する全体第１端部と、部分屋根膜材の第２端部が連続する全体第２端部と、部分屋根膜材の中折れ部が連続する全体中折れ部が形成される。そして、屋根膜材の全体第１端部と全体第２端部は、それぞれ定着梁に固定される。屋根膜材を固定する２つの定着梁の距離が縮まると、屋根膜材は全体中折れ部で折り畳まれる。一方、２つの定着梁の距離が広がると、前記屋根膜材は展張されて開閉軸方向の張力が生ずるとともに、全体中折れ部が引き伸ばされることで開閉軸直角方向の張力が生じ、すなわち開閉軸方向と開閉軸直角方向の２方向の張力が生ずる。
【００１２】
本願発明の膜屋根ユニットは、屋根膜材が全体中折れ部で折り畳まれたとき、その端部（全体第１端部と全体第２端部）と全体中折れ部が、略同一（同一含む）の点を中心とする略円弧（円弧含む）の形状（つまり、同心円弧形状）となるものとすることもできる。
【００１３】
本願発明の膜屋根ユニットは、屋根膜材を形成する複数の部分屋根膜材のうち両端（開閉軸直角方向）に配置された部分屋根膜材の外側端部（開閉軸直角方向）が、略円弧（円弧含む）の形状となるものとすることもできる。
【００１４】
本願発明の膜屋根ユニットは、屋根膜材の全体第１端部と全体第２端部に開閉軸直角方向の張力が導入したうえで、屋根膜材を定着梁に固定したものとすることもできる。
【００１５】
本願発明の膜屋根ユニットは、複数の部分屋根膜材を縦糸方向が開閉軸方向であって横糸方向が開閉軸直角方向となるように配置し、さらにこれら部分屋根膜材を開閉軸直角方向に連結することで、屋根膜材を形成したものとすることもできる。
【００１６】
本願発明の膜屋根構造は、開閉式であり、開閉軸直角方向に配置される複数の「定着梁」と、開閉軸方向に向かい合う２つの定着梁間に設置される「屋根膜材」と、定着梁を開閉軸方向に移動させる「駆動機構」を備えた構造である。屋根膜材を構成する部分屋根膜材は、開閉軸方向に見たときの一端に第１端部、他端に第２端部、中央部に中折れ部を有するとともに、この第１端部と第２端部の長さが中折れ部の長さよりも長く形成される。屋根膜材は、複数の部分屋根膜材が開閉軸直角方向に配置され、さらに隣接する部分屋根膜材どうしが連結されることで形成される。複数の部分屋根膜材が連結された屋根膜材には、部分屋根膜材の第１端部が連続する全体第１端部と、部分屋根膜材の第２端部が連続する全体第２端部と、部分屋根膜材の中折れ部が連続する全体中折れ部が形成される。そして、屋根膜材の全体第１端部と全体第２端部は、それぞれ定着梁に固定される。屋根膜材を固定する２つの定着梁が駆動機構によって移動することでその距離が縮まると、屋根膜材は全体中折れ部で折り畳まれる。一方、２つの定着梁の距離が広がると、前記屋根膜材は展張されて開閉軸方向の張力が生ずるとともに、全体中折れ部が引き伸ばされることで開閉軸直角方向の張力が生じ、すなわち開閉軸方向と開閉軸直角方向の２方向の張力が生ずる。
【００１７】
本願発明の膜屋根構造は、複数の定着梁のうち端部（開閉軸方向）に配置される端部定着梁の剛性が、中間定着梁（端部定着梁を除く定着梁）の剛性よりも大きいものとすることもできる。なお中間定着梁は、開閉軸方向に隣接する２つの屋根膜材の端部（全体第１端部又は全体第２端部）を固定することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本願発明の膜屋根ユニット、及び膜屋根構造には、次のような効果がある。
（１）開閉軸直角方向に張力を導入するための動力や構造を（膜屋根を開閉する動力とは別に）用意する必要がなく、上下緊張材やＶ字フレームといった特殊な部材を必要としない簡易な構造であり、つまり従来技術よりもシンプルかつ軽量な構造であり、しかも屋根膜材に開閉軸方向と開閉軸直角方向の２方向の張力を発生させることができる。
（２）展張時はもちろん、折り畳み時にも屋根膜材にシワが生じることがないことから、設計時に期待した強度が十分発揮され、屋根膜材に破損や座屈が生ずるおそれがない。
（３）膜材に２方向の張力が導入されるため、使用時に生ずるシワやゆるみ、バタツキを防止することができる。そのため、Ｃ種の膜材はもちろん、シワに対して脆弱とされるＡ種やＢ種の膜材も採用することもできる。
（４）開閉軸直角方向の張力が導入された状態で全体第１端部と全体第２端部を定着梁に固定することによって、折り畳み時にも屋根膜材に張力が導入される。この結果、折り畳み時に強風等の外力を受けても容易に変形することがなく、また破損や座屈も抑制することができる。さらに、開閉途中においても膜屋根に張力を導入することができるため、従来に比べ厳しい条件（例えば、強風以外の状態）で開閉作業を行うことができる。
（５）従来技術では、膜屋根ユニットの開閉軸方向幅（つまり、定着梁間の幅）が膜材製品の幅（つまり、ロール幅）に依存しており、すなわち定着梁間の幅をロール幅（例えば、３．５ｍ程度）よりも広げることができなかった。一方、本願発明によれば、部分屋根膜材を利用することから、定着梁間の幅をロール幅より広げることも可能であり、この結果定着梁間の幅を自由に設計することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】開閉式の屋根全体を上方から見た平面図。
【図２】展張した状態の膜屋根を上方から見た平面図。
【図３】展張した状態の膜屋根ユニットを概ね開閉軸方向に見た斜視図。
【図４】折り畳んだ状態の屋根膜材を開閉軸方向に見た側面図。
【図５】（ａ）は展張した状態の部分屋根膜材を示す平面図、（ｂ）は折り畳んだ状態の部分屋根膜材を開閉軸方向に見た側面図。
【図６】展張した状態の膜屋根ユニットの屋根膜材を示す平面図。
【図７】（ａ）は折り畳んだ状態の膜屋根ユニットの屋根膜材を示すモデル図、（ｂ）は展張した状態の膜屋根ユニットの屋根膜材を示すモデル図。
【図８】（ａ）は従来の膜材が折り畳まれた状態を示す側面図と断面図、（ｂ）は本願発明の膜屋根ユニットが折り畳まれた状態を示す側面図と断面図。
【図９】（ａ）は引き伸ばす前の状態の全体上端部を示す部分側面図、（ｂ）は引き伸ばした後の状態の全体上端部を示す部分側面図。
【図１０】（ａ）は膜材を構成する縦糸ＴＬと横糸ＴＳを示す平面図、（ｂ）はは膜材を構成する縦糸ＴＬと横糸ＴＳを示す部分断面図。
【図１１】（ａ）は従来の膜材の配置を示す平面図、（ｂ）は縦糸方向を開閉軸方向とした屋根膜材を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本願発明の膜屋根ユニット、及び膜屋根構造の実施形態の一例を、図に基づいて説明する。
【００２１】
１．開閉機構
図１は、開閉式の屋根全体を上方から見た平面図である。この図では、膜屋根１００が矢印の方向（図では下向き）に移動している状態を表しており、すなわち開扉状態（屋根が開放された状態）から閉扉状態（屋根が閉鎖された状態）にする途中の段階を示している。開口部には開閉軸方向にワイヤ等の走行レールが敷設されており、この走行レール上に配置された膜屋根１００をウィンチ等の駆動機構が牽引することで膜屋根１００が移動する結果、開口部を開扉状態とすることができ、あるいは閉扉状態とすることができる。なおこの図では、一方の端部（図では上方）から膜屋根１００が伸縮する構造を示しているが、これに限らず２組の膜屋根１００が両端から（図では上下から）伸縮する構造（いわゆる両開き構造）とすることもできる。また、ここでは便宜上、膜屋根１００が伸縮する方向（開閉する方向）である「開閉軸方向」をＸ軸で、開閉軸方向に直交する「開閉軸直角方向」をＹ軸で表すこととする。
【００２２】
２．膜屋根
図２は、展張した状態の膜屋根１００を上方から見た平面図である。この図に示すように膜屋根１００は、複数（図では１０）の膜屋根ユニット２００を開閉軸方向（Ｘ軸方向）に連結することで形成される。そしてこの膜屋根ユニット２００は、開閉軸方向における端部に配置される２つの定着梁２１０と、その間に設けられる屋根膜材２２０で構成され、詳しくは、屋根膜材２２０の開閉軸方向における端部が、それぞれ定着梁２１０に固定されることで膜屋根ユニット２００は形成される。
【００２３】
膜屋根１００が複数の膜屋根ユニット２００で形成されるということは、すなわち膜屋根１００には図２に示すように複数の定着梁２１０が配置される。このうち開閉軸方向（Ｘ軸方向）における両端部に配置される定着梁２１０（以下、「端部定着梁２１１」という。）は、一方（図では上端）が開口部の端部で固定され、他方（図では下端）には駆動機構の牽引ワイヤ等が固定される。そのため端部定着梁２１１は、相当の剛性を確保すべく形鋼を組み上げたトラス形状とするとよい。一方、端部定着梁２１１を除く他の定着梁２１０（以下、「中間定着梁２１１」という。）は、屋根膜材２２０を固定すればよく、溝形鋼や山形鋼など比較的（端部定着梁２１１より）剛性の小さな部材で形成することができる。
【００２４】
なお図２では、ひとつの中間定着梁２１１が（図では上下に）隣接する２つの屋根膜材２２０を固定している。このように、ひとつの中間定着梁２１１が隣接する膜屋根ユニット２００の中間定着梁２１１をいわば兼用することで膜屋根ユニット２００を連結する構成としてもよいし、それぞれの膜屋根ユニット２００に２つの中間定着梁２１１を設け、隣接する中間定着梁２１１どうしを連結する構成としてもよい。
【００２５】
３．膜屋根ユニット
図３は、展張した状態の膜屋根ユニット２００を概ね開閉軸方向（Ｘ軸方向）に見た斜視図である。開閉式の屋根全体が、開閉軸直角方向（Ｙ軸方向）にアーチ形状となっている場合、図３に示すように膜屋根ユニット２００もやはり開閉軸直角方向にアーチ形状となる。具体的には、定着梁２１０と屋根膜材２２０を開閉軸直角方向の断面で見ると、その両端よりも中央部の方が上方に持ち上がった、いわば上に凸の円弧形状（アーチ形状）となる。
【００２６】
図４は、折り畳んだ状態の屋根膜材２２０を開閉軸方向（Ｘ軸方向）に見た側面図である。この図に示すように屋根膜材２２０は、複数（図では５つ）の部分屋根膜材２３０で構成され、具体的には複数の部分屋根膜材２３０が開閉軸直角方向（Ｙ軸方向）に並べられるとともに、それぞれ隣接する部分屋根膜材２３０どうしが連結されることで、屋根膜材２２０は形成される。なお、部分屋根膜材２３０どうしの連結は、縫合や溶着など従来から用いられている種々の手法を採用することができる。
【００２７】
（部分屋根膜材）
図５は、部分屋根膜材２３０を示す図であり、（ａ）は展張した状態を示す平面図で、（ｂ）は折り畳んだ状態を開閉軸方向（Ｘ軸方向）に見た側面図である。図５（ａ）に示すように部分屋根膜材２３０は、開閉軸方向の両端ほど幅が広く、その中央部で最も幅が狭い形状となっている。なおここでは、部分屋根膜材２３０の開閉軸方向における両端部（図では上下の線分）を「上端部２３１」と、開閉軸方向における中央部（図では破線で示す線分）を「中折れ部２３２」と、開閉軸直角方向（Ｙ軸方向）における両端部（図では左右の線分）を「左右端部２３３」と呼ぶこととする。さらに、２つの上端部２３１を区別するため、一方（図では上方）を「第１端部２３１ａ」と、他方（図では下方）を「第２端部２３１ｂ」と、２つの左右端部２３３を区別するため、一方（図では左方）を「左端部２３３ａ」と、他方（図では右方）を「右端部２３３ｂ」と、それぞれ呼ぶこととする。
【００２８】
既述のとおり部分屋根膜材２３０は、開閉軸方向の両端ほど幅が広く中央部で最も幅が狭い形状であり、つまり中折れ部２３２の寸法（長さ）が上端部２３１より小さく（短く）なっている。そして図５（ｂ）に示すように、部分屋根膜材２３０は中折れ部２３２で折り畳むことができ、その状態では２つの上端部２３１（第１端部２３１ａと第２端部２３１ｂ）が重なる。
【００２９】
（全体の屋根膜材）
図６は、展張した状態の屋根膜材２２０を示す平面図である。既述のとおり複数の部分屋根膜材２３０を開閉軸直角方向（Ｙ軸方向）に連結すると、この図に示すように一連の屋根膜材２２０が形成される。そして屋根膜材２２０には、開閉軸方向（Ｘ軸方向）の両端に部分屋根膜材２３０の上端部２３１が連続した「全体上端部２２１」が、開閉軸方向の中央に部分屋根膜材２３０の中折れ部２３２が連続した「全体中折れ部２２２」が形成されている。なおここでも、２つの全体上端部２２１を区別するため、一方（図では上方）を「全体第１端部２２１ａ」と、他方（図では下方）を「全体第２端部２２１ｂ」と呼ぶこととする。
【００３０】
図６に示すように、屋根膜材２２０を構成する部分屋根膜材２３０のうち開閉軸直角方向（Ｙ軸方向）における端部に配置された部分屋根膜材２３０に関しては、他の部分屋根膜材２３０と同様に直線形状とすることもできるし、左右端部２３３（外側のみ）を円弧形状（アーチ形状）にすることもできる。具体的には、左端に配置された部分屋根膜材２３０の左端部２３３ａと、右端に配置された部分屋根膜材２３０の右端部２３３ｂを、それぞれ図６に示すようなアーチ形状にするわけである。屋根膜材２２０のうち側方の（開閉軸直角方向における）端部は、定着梁２１０に固定されていないため展張時や折り畳み時にシワが集中しやすいが、このように曲線形状とすることによって展張時、折り畳み時ともにシワが生じにくくなることを発明者らは見出した。
【００３１】
ところで、部分屋根膜材２３０を単体で見ると図５（ａ）に示すような平面形状であるから、展張した状態の部分屋根膜材２３０を開閉軸直角方向（Ｙ軸方向）に配列したとしても、隣接する部分屋根膜材２３０の間、詳しくは一方の左端部２３３ａと他方の右端部２３３ｂの間には隙間（図６に示す破線）が生じてしまい、これらを連結することは難しくなる。しかしながら、膜屋根ユニット２００が開閉軸直角方向にアーチ形状を呈していれば、図５（ａ）に示す部分屋根膜材２３０を連結することはむしろ容易となる。図５（ａ）に示すような形状の部分屋根膜材２３０を、折り畳んだ状態で開閉軸直角方向に配列した形状（すなわち膜屋根ユニット２００の形状）は、アーチ形状（開閉軸直角方向）となり、このとき図４からも分かるように隣接する部分屋根膜材２３０の間には隙間が生じないからである。つまり、折り畳んだ状態の部分屋根膜材２３０を開閉軸直角方向に配列したうえで連結すると、容易に連結できるわけである。
【００３２】
部分屋根膜材２３０は、図５（ａ）に示す形状のほか、例えば部分屋根膜材２３０の上端部２３１と中折れ部２３２をそれぞれアーチ形状とし、さらに完成形の屋根膜材２２０が図３や図４に示すような形状となるよう、中折れ部２３２を上端部２３１よりも短い半径（大きな曲率）、つまり中折れ部２３２の寸法（長さ）を上端部２３１よりも小さく（短く）することもできる。この場合、膜屋根ユニット２００は曲線が連続した比較的きれいなアーチ形状となる。一方、図５（ａ）に示す上下直線状の部分屋根膜材２３０を連結した屋根膜材２２０は、厳密には多角形であるものの全体視では略アーチ形状といえる。いずれにしろ本願発明では、折り畳んだ状態の形状（寸法）を考慮したうえで部分屋根膜材２３０を裁断して作成することから、部分屋根膜材２３０間の連結が容易となり、屋根膜材２２０を折り畳んでも当然に屋根膜材２２０にはシワが生じることがない。
【００３３】
（展張時の張力導入）
図７は、展張した状態と折り畳んだ状態で、屋根膜材２２０の全体中折れ部２２２の寸法（長さ）が変化することを示すモデル図であり、（ａ）は折り畳んだ状態の屋根膜材２２０を示し、（ｂ）は展張した状態の屋根膜材２２０を示している。なお図７（ａ）、（ｂ）ともに、上部に概ね開閉軸方向（Ｘ軸方向）に見た斜視図を表し、下部に開閉軸方向に見た側面のモデル図を表している。
【００３４】
図７（ａ）の側面モデル図（下方図）を見ると、屋根膜材２２０の全体上端部２２１と全体中折れ部２２２は、同一の点を中心とする円弧形状（アーチ形状）であり、すなわち同心円弧となっている。したがって折り畳んだ状態では、全体中折れ部２２２の半径は全体上端部２２１よりも小さく（つまり、曲率が大きく）、全体中折れ部２２２の寸法（長さ）は全体上端部２２１よりも小さく（短く）なっている。
【００３５】
一方、図７（ｂ）の側面モデル図（下方図）を見ると、屋根膜材２２０の全体上端部２２１と全体中折れ部２２２は、略一致している。これは、屋根膜材２２０が展張したことで、これまで下方に位置していた全体中折れ部２２２が全体上端部２２１の位置まで持ち上げられた結果、全体中折れ部２２２の半径が全体上端部２２１と略等しくなり、全体中折れ部２２２の寸法（長さ）が全体上端部２２１と同程度となるまで引き伸ばされた結果である。そして全体中折れ部２２２が引き伸ばされることで、屋根膜材２２０には開閉軸直角方向（Ｙ軸方向）の張力が導入されるわけである。
【００３６】
屋根膜材２２０を固定する２つの定着梁２１０の間隔を広げ、屋根膜材２２０を開閉軸方向（Ｘ軸方向）に展張すると、当然ながら屋根膜材２２０には開閉軸方向の張力が導入される。さらに、全体中折れ部２２２が開閉軸直角方向（Ｙ軸方向）に引き伸ばされることで、開閉軸直角方向にも張力が導入される。つまりこの発明によれば、膜屋根ユニット２００を構成する２つの定着梁２１０の間隔を広げる（すなわち、膜屋根ユニット２００が展張する）だけで、屋根膜材２２０に開閉軸方向と開閉軸直角方向の２方向の張力を発生させることができるわけである。
【００３７】
（折り畳み時の張力導入）
ここまで、展張時における張力の導入について説明してきた。ここでは、折り畳み時における張力の導入について説明する。図８は、折り畳み時の張力を説明するためのモデル図であり、（ａ）は従来の膜材Ｆｍが折り畳まれた状態を示す側面図と断面図、（ｂ）は本願発明の膜屋根ユニット２００が折り畳まれた状態を示す側面図と断面図である。図８（ａ）の断面図（右図）に示すように従来の膜材Ｆｍは、特段の力が加えられることなく支持材Ｂｒに固定されることから、折り畳まれた状態となると自然に垂れ下がり膜材Ｆｍの自重以外の力は加わらない。このような状態で強風による荷重を受けたりあるいは雨や雪が溜まったりすると、膜材Ｆｍは破損や座屈するおそれがある。
【００３８】
そこで本願の発明者らは、強風や雨等による破損等を防ぐべく、折り畳み時にも屋根膜材２２０に張力を導入することに着想を得た。そして、全体上端部２２１付近に開閉軸直角方向（Ｙ軸方向）の張力（以下、「上部張力」という。）を導入することで、折り畳み時にも屋根膜材２２０に張力が導入されることを見出した。以下、図８（ｂ）を参照しながら詳しく説明する。
【００３９】
全体第１端部２２１ａを引き伸ばした状態で定着梁２１０に固定し、同様に全体第２端部２２１ｂを引き伸ばした状態で定着梁２１０に固定すると、全体上端部２２１付近には上部張力が導入される。このとき、図８（ｂ）の側面図（左図）や断面図（右図）から分かるように、全体中折れ部２２２は中央部を頂点とするアーチ形状を呈し、全体的に上方に持ち上がっている。破線で示す従来の膜材Ｆｍ形状と比較すると、全体中折れ部２２２が上昇していることがより明確に把握できる。このように、全体上端部２２１付近に上部張力が導入され、さらに全体中折れ部２２２がアーチ状に上昇する結果、屋根膜材２２０全体に概ね開閉軸直角方向の張力が導入されるわけである。折り畳み時にも屋根膜材２２０に張力が導入されると、折り畳み時に強風等の外力を受けても容易に変形することがなく、また破損や座屈も抑制することができ、極めて好適となる。また、既述したとおり従来の開閉式の膜屋根では開閉途中において開閉軸方向及び開閉軸直角方向に張力を導入することができないという問題を抱えていたが、上部張力が導入された本願発明の屋根膜材２２０によれば、開閉途中においても開閉軸方向及び開閉軸直角方向に張力を導入することができるため、開閉途中でも屋根膜材２２０が安定した状態を保つことができ、この結果、比較的厳しい条件（例えば、強風以外の状態）でも開閉作業を行うことができる。
【００４０】
全体上端部２２１付近に上部張力を導入するには、つまり全体第１端部２２１ａと全体第２端部２２１ｂを引き伸ばした状態でそれぞれ定着梁２１０に固定するには、例えば図９に示す手法を採用することができる。図９（ａ）は引き伸ばす前の状態の全体上端部２２１を示す部分側面図であり、（ｂ）は引き伸ばした後の状態の全体上端部２２１を示す部分側面図である。なお、この図に示す「挿通孔」はボルトを挿通するための小孔であり、したがってこの場合は定着梁２１０と全体上端部２２１をボルトで縫い付けて固定する。
【００４１】
図９（ａ）に示すように全体上端部２２１を引き伸ばす前は、定着梁２１０の挿通孔の間隔よりも、全体第１端部２２１ａ（全体第２端部２２１ｂ）のボルト挿通孔の間隔が短くなっている。定着梁２１０の挿通孔と全体第１端部２２１ａ（全体第２端部２２１ｂ）の挿通孔の位置を合わせるためには、図９（ｂ）に示すように、全体第１端部２２１ａ（全体第２端部２２１ｂ）を開閉軸直角方向（Ｙ軸方向）に引き伸ばす必要がある。この状態で、定着梁２１０と全体上端部２２１をボルトで縫い付けて固定すると、全体上端部２２１付近に上部張力が導入された状態が維持されるわけである。
【００４２】
（屋根膜材の配置方向）
一般的に膜材は、縦糸と横糸を編み込んで作成されるのが一般的である。図１０は、膜材を構成する縦糸ＴＬと横糸ＴＳを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は部分断面図である。この図に示すように縦糸ＴＬと横糸ＴＳは直交しており、また横糸ＴＳは縦糸ＴＬを上下に交わしながら縫い込まれている。膜材は、このような構造となっているため、縦糸ＴＬ方向よりも横糸ＴＳ方向の力に弱いという特性を有している。
【００４３】
ところで膜材は、縦糸ＴＬ方向を長手方向とするロール状に作成される。したがって膜屋根を形成する際は、施工性の良さから縦糸ＴＬ方向が膜屋根の長手方向である開閉軸直角方向（Ｙ軸方向）となるよう配置されていた。しかしながら開閉式の膜屋根には、開閉軸直角方向（Ｙ軸方向）よりも開閉軸方向（Ｘ軸方向）に大きな力が作用する。つまり従来の開閉式の膜屋根は、大きな力が作用するにもかかわらず、図１１（ａ）に示すように構造的に弱い横糸ＴＳ方向を開閉軸方向としていたわけである。
【００４４】
既述したとおり、本願発明の屋根膜材２２０は部分屋根膜材２３０が開閉軸直角方向に連結されることで形成される。そして部分屋根膜材２３０は、偏った長手方向がなく、それゆえ開閉軸方向、開閉軸直角方向いずれを縦糸ＴＬ方向としても施工性には大差がない。したがって本願発明の屋根膜材２２０は、図１１（ｂ）に示すように、縦糸ＴＬ方向が開閉軸方向（Ｘ軸方向）であって、横糸ＴＳ方向が開閉軸直角方向（Ｙ軸方向）となるように部分屋根膜材２３０を配置して形成しても、施工性に影響を与えることがない。このように構造的に強い縦糸ＴＬ方向を開閉軸方向とした部分屋根膜材２３０を連結することで、屋根膜材２２０は開閉軸方向の比較的大きな力にも抵抗することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本願発明の膜屋根ユニット、及び膜屋根構造は、野球場、サッカー競技場、陸上競技場といった種々の競技場や、コンサートをはじめ種々のイベントを行う興行施設、スポーツとコンサート等を実施できる複合施設、あるいは大規模工場、アーケード等をもつ商業施設などで採用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１００    膜屋根
２００    膜屋根ユニット
２１０    定着梁
２１１    端部定着梁
２１２    中間定着梁
２２０    屋根膜材
２２１    （屋根膜材の）全体上端部
２２１ａ  （屋根膜材の）全体第１端部
２２１ｂ  （屋根膜材の）全体第２端部
２２２    （屋根膜材の）全体中折れ部
２３０    部分屋根膜材
２３１    （部分屋根膜材の）上端部
２３１ａ  （部分屋根膜材の）第１端部
２３１ｂ  （部分屋根膜材の）第２端部
２３２    （部分屋根膜材の）中折れ部
２３３    （部分屋根膜材の）左右端部
２３３ａ  （部分屋根膜材の）左端部
２３３ｂ  （部分屋根膜材の）右端部
Ｂｒ      従来技術の支持材
Ｆｍ      従来技術の膜材
ＴＬ      膜材の縦糸
ＴＳ      膜材の横糸
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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