(57)【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であって、
開閉軸方向に配置されるＶ字フレームと、開閉軸直角方向に配置される架構フレームと、屋根膜材と、伸縮可能な伸縮装置と、を備え、
前記Ｖ字フレームは、２つの斜材をそれぞれ下端側でピン結合したものであり、
前記架構フレームは、水平又は略水平方向に配置される上部梁及び下部梁を含み、
複数の前記架構フレームが平行又は略平行に配置され、
対向配置される一方の前記架構フレームの前記上部梁の一部と、前記Ｖ字フレームを構成する一方の前記斜材の上部とがピン結合されるとともに、対向する他方の前記架構フレームの前記上部梁の一部と、前記Ｖ字フレームを構成する他方の前記斜材の上部とがピン結合され、
前記架構フレームの側方にはそれぞれ、左側の前記Ｖ字フレーム及び右側の前記Ｖ字フレームが配置され、
前記屋根膜材は、開閉軸方向に折り畳める中折れ部を有し、対向配置される２つの前記架構フレームそれぞれの前記上部梁に取り付けられ、
前記Ｖ字フレームと前記伸縮装置の一部が連結され、前記伸縮装置を伸ばすと前記Ｖ字フレームが開閉軸方向に広がり、前記伸縮装置を縮めると前記Ｖ字フレームが開閉軸方向に折り畳まれる、ことを特徴とする膜屋根ユニット。
【請求項２】
前記屋根膜材を下向きに引張する上下緊張材を、さらに備えた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】
前記上下緊張材は、開閉軸直角方向に配置される帯状の上部緊張材と、該上部緊張材の複数箇所に取り付けられた線状の下部緊張材によって構成され、
開閉軸直角方向に配置される線状の引下げ材が、前記上部緊張材よりも下方で張設され、
前記上部緊張材は、前記屋根膜材に垂下するように取り付けられ、
前記下部緊張材は、前記上部緊張材と前記引下げ材とを上下に連結する、ことを特徴とする請求項２記載の膜屋根ユニット。
【請求項４】
前記Ｖ字フレームを構成する前記斜材の上部と、前記上部梁の一部が、連結治具を介してピン結合された、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】
前記架構フレームの側方に配置される前記左右のＶ字フレームに加え、前記架構フレームの中間位置にも前記Ｖ字フレームを配置した、ことを特徴とする請求項１乃至請求項４ずれかに記載の膜屋根ユニット。
【請求項６】
２つの前記Ｖ字フレームを開閉軸方向に直列配置してＷ字フレームを構成するとともに、２組の該Ｗ字フレームを平行又は略平行に対向配置し、
対向する２組の前記Ｗ字フレームの間に、３つの前記架構フレームを配置し、
前記Ｗ字フレームを構成する２つの前記Ｖ字フレームの間に、前記伸縮装置を配置し、
前記Ｗ字フレームを構成する一方の前記Ｖ字フレームの下端部と、前記伸縮装置の一部を連結するとともに、前記Ｗ字フレームを構成する他方の前記Ｖ字フレームの下端部と、前記伸縮装置の他の一部を連結した、ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の膜屋根ユニット。
【請求項７】
前記伸縮装置は、左右方向に開閉するジャッキであって、
開閉方向が開閉軸直角方向となるように前記伸縮装置が配置された、ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の膜屋根ユニット。
【請求項８】
前記伸縮装置は、多節リンク機構と、引込線と、押出線と、を含み、
前記多節リンク機構は、複数のアームがそれぞれピン結合された構造であり、該ピン結合箇所には滑車が設けられ、
前記引込線は、前記多節リンク機構の一部に固定されるとともに、前記滑車に巻き回され、
前記押出線は、前記多節リンク機構の一部に固定されるとともに、前記滑車に巻き回され、
前記引込線を引き込むと前記伸縮装置が縮められ、前記押出線を引き込むと前記伸縮装置が伸びる、ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の膜屋根ユニット。
【請求項９】
前記多節リンク機構は、１又は２以上のＸ字状アーム機構と、２つのＶ字状アーム機構と、を含み、
前記Ｘ字状アーム機構は、Ｘ字状に配置された２つのアーム材が交差する中間交差部で、該２つのアーム材がピン結合されて、４つのアーム自由端が形成され、
前記Ｖ字状アーム機構は、Ｖ字状に配置された２つのアーム材の先端が重なる先端交差部で、該２つのアーム材がピン結合されて、２つのアーム自由端が形成され、
第１の前記Ｖ字状アーム機構と第２の前記Ｖ字状アーム機構との間に、１又は２以上の前記Ｘ字状アーム機構が配置され、
隣接する前記Ｖ字状アーム機構と前記Ｘ字状アーム機構それぞれのアーム自由端どうしが連結部でピン結合されるとともに、隣接する２つの前記Ｘ字状アーム機構それぞれのアーム自由端どうしが連結部でピン結合され、
前記滑車は、前記中間交差部、前記先端交差部、及び前記連結部に、設けられ、
前記引込線は、第１の前記Ｖ字状アーム機構の前記先端交差部に固定されるとともに、前記先端交差部の前記滑車と隣接する前記中間交差部の前記滑車、又は隣接する２つの前記中間交差部の前記滑車を、巻き回しながら第２の前記Ｖ字状アーム機構の前記先端交差部の前記滑車まで通され、
前記押出線は、第１の前記Ｖ字状アーム機構のうち一方の前記連結部に固定されるとともに、第１の前記Ｖ字状アーム機構のうち他方の前記連結部の前記滑車から順に、途中の前記Ｘ字状アーム機構の前記連結部の前記滑車、及び第２の前記Ｖ字状アーム機構の前記連結部の前記滑車を経て、第２の前記Ｖ字状アーム機構の前記先端交差部の前記滑車まで通された、ことを特徴とする請求項８記載の膜屋根ユニット。
【請求項１０】
前記中間交差部、及び前記先端交差部に設けられる前記滑車は、前記引込線又は前記押出線を通すためのガイド溝を有するとともに、該ガイド溝が、前記滑車の回転軸方向に２段設けられた、ことを特徴とする請求項９記載の膜屋根ユニット。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の膜屋根ユニットによって構成される開閉式の膜屋根構造であって、
開閉軸方向に配置される複数の走行レールと、該走行レールに取り付けられる台車と、を備え、
前記台車は、前記走行レール方向にスライド可能であり、
前記膜屋根ユニットは前記台車によって吊り下げられるとともに、１又は複数の膜屋根ユニットからなる膜屋根ユニット列が前記走行レール沿いに形成され、
前記膜屋根ユニットの前記伸縮装置を伸ばすと、前記膜屋根ユニットの前記Ｖ字フレームが開閉軸方向に広がって、前記膜屋根ユニットの前記屋根膜材が展張し、該伸縮装置を縮めると、該Ｖ字フレームが開閉軸方向に折り畳まれる、ことを特徴とする開閉式膜屋根構造。
【請求項１２】
前記走行レールの一端に、前記膜屋根ユニットを収納する収納部が設けられ、
前記収納部には、中折れ機構により伸縮可能なアーム材が設置され、
前記アーム材の一端が、前記収納部内に固定されるとともに、前記アーム材の他端は、前記膜屋根ユニット列の一部に取り付けられ、
前記アーム材が縮むことによって、前記Ｖ字フレームが折り畳まれた状態の前記膜屋根ユニット列を前記収納部内に引き込み、前記アーム材が伸びることによって、前記Ｖ字フレームが折り畳まれた状態の前記膜屋根ユニット列を前記収納部から押し出す、ことを特徴とする請求項１１記載の開閉式膜屋根構造。
【請求項１３】
前記膜屋根ユニットの下側に被覆膜を取り付け、
前記膜屋根ユニットの前記伸縮装置を伸ばすと前記被覆膜が展張し、該伸縮装置を縮めると被覆膜が折り畳まれる、ことを特徴とする請求項１１又は請求項１２記載の開閉式膜屋根構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、建築物の屋根に関するものであり、より具体的には、屋根膜材を用いた開閉式の屋根に関するものである。
【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。
【０００３】
一方で、新たに建設される大規模施設は、見る人に強い印象を与える独特のデザインとされる傾向にある。これに伴い施設屋根も複雑な形状を呈することになり、特に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し、閉扉状態（屋根が閉鎖された状態）においては複雑な形状に展開できる構造としなければならない。そのため、開閉式の屋根として採用できる屋根材は極めて限定的であり、比較的自在に変形できる屋根膜材が多く採用される。
【０００４】
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、屋根材として屋根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種と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、屋根材としてはＡ種の屋根膜材もしくはＢ種の屋根膜材を採用するのが望ましい。たとえば、１９８８年に建設された東京ドームではＡ種の屋根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。
【０００５】
しかしながらＡ種又はＢ種の屋根膜材は、基布をガラス繊維とするが故に、折り曲げるなど過度の変形には耐えられない。既述のとおり開閉式の屋根では、比較的自在に変形できることを理由に屋根膜材を採用するわけであるが、不燃性を理由に採用するＡ種又はＢ種の屋根膜材の場合、あまり変形させることができないという難しさが伴うこととなる。
【０００６】
そこで特許文献１では、過度に変形させることで屋根膜材に損傷を与えないよう、あらかじめ複数の折返しを設け、蛇腹状に形成された屋根構造を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−０９２２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１で開示される屋根膜材は、取り付けられるワイヤーの牽引によって移動するものであり、ワイヤーの一端に設置されたウィンチで屋根膜材を引き込むことにより蛇腹形状が広がって閉扉し、そして他端に設置されたウィンチで屋根膜材を引き込むことにより蛇腹形状が折り畳まれて開扉する。ところがこの手法によれば、大きな開口部を有する開閉式屋根の場合、ウィンチが相当に長い距離を引き込むことになり、その結果、相当程度の規模のウィンチを要することとなる。また、中央部付近で閉合する左右両開きの開閉式屋根の場合、左右双方の屋根膜材をそれぞれ異なるウィンチで引き込むこととなり、ウィンチのワイヤーが交錯する極めて複雑な構造となる。
【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、すなわち屋根膜材に過度な変形を加えることなく開扉・閉扉が可能であり、しかも左右両開きの屋根や複雑な形状の屋根にも対応できる開閉式膜屋根を実現する、膜屋根ユニット、及び開閉式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、屋根膜材と骨組み構造を組み合わせた折り畳み式の開閉機構を採用するとともに、伸縮可能な伸縮装置を用いることで自律式（非牽引式）の開閉機構を実現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、開閉軸方向に配置される「Ｖ字フレーム」と、開閉軸直角方向に配置される「架構フレーム」と、「屋根膜材」と、上下方向に伸縮可能な「伸縮装置」を備えている。このうちＶ字フレームは、２つの斜材をそれぞれ下端側でピン結合したものであり、また架構フレームは、水平又は略水平方向に配置される上部梁及び下部梁を含むものである。全体構成としては、複数の架構フレームが略平行（平行含む）に配置されるとともに、対向配置される一方の架構フレームの上部梁の一部と、Ｖ字フレームを構成する一方の斜材の上部とがピン結合されるとともに、対向する他方の架構フレームの上部梁の一部と、Ｖ字フレームを構成する他方の斜材の上部とがピン結合される。そして、架構フレームの側方にはそれぞれ、左側のＶ字フレーム及び右側のＶ字フレームが配置される。屋根膜材は、開閉軸方向に折り畳める中折れ部を有しており、対向配置された２つの架構フレームそれぞれの上部梁に取り付けられる。また、伸縮装置の一部とＶ字フレームの下端部はピン結合される。この結果、伸縮装置を伸ばすとＶ字フレームが開閉軸方向に広がり、伸縮装置を縮めるとＶ字フレームが開閉軸方向に折り畳まれる。
【００１２】
本願発明の膜屋根ユニットは、屋根膜材を下向きに引張する「上下緊張材」を、さらに備えた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、次のような技術的特徴をもつ上下緊張材を備えたものとすることもできる。すなわち上下緊張材は、開閉軸直角方向に配置される帯状の上部緊張材と、この上部緊張材の複数箇所に取り付けられた線状の下部緊張材によって構成される。なお上部緊張材は、屋根膜材に垂下するように取り付けられる。一方、開閉軸直角方向に配置される線状の引下げ材が上部緊張材よりも下方で張設され、下部緊張材がこの引下げ材と上部緊張材の間を上下に連結する。
【００１４】
本願発明の膜屋根ユニットは、Ｖ字フレームを構成する斜材上部と上部梁の一部との結合を、連結治具を介したピン結合とすることもできる。
【００１５】
本願発明の膜屋根ユニットは、架構フレームの側方に配置される左右のＶ字フレームに加え、架構フレームの中間位置にもＶ字フレームを配置したものとすることもできる。
【００１６】
本願発明の膜屋根ユニットは、２組のＷ字フレームと３つの架構フレームで構成されたものとすることもできる。このＷ字フレームは、２つのＶ字フレームを開閉軸方向に直列配置して構成されるもので、２組のＷ字フレームを略平行（平行含む）に対向配置し、これらＷ字フレームの間に３つの架構フレームが配置される。この場合伸縮装置は、Ｗ字フレームを構成する２つのＶ字フレームの間に配置される。そして、伸縮装置の一部がＷ字フレームを構成する一方のＶ字フレームの下端部と連結されるとともに、伸縮装置の一部がＷ字フレームを構成する他方のＶ字フレームの下端部と連結される。
【００１７】
本願発明の膜屋根ユニットは、その伸縮装置を左右方向に開閉するジャッキとすることもできる。この場合の伸縮装置は、その開閉方向が開閉軸直角方向となるように配置される。
【００１８】
本願発明の膜屋根ユニットは、その伸縮装置が、多節リンク機構と、引込線、押出線を含むもの（以下、「多節リンク機構式の伸縮装置」という。）とすることもできる。多節リンク機構は、複数のアームがそれぞれピン結合された構造であって、ピン結合箇所には滑車が設けられた機構である。引込線は、多節リンク機構の一部に固定されるとともに滑車に巻き回され、押出線は、多節リンク機構の一部に固定されるとともに滑車に巻き回される。この結果、引込線を引き込むと伸縮装置が縮められ、押出線を引き込むと伸縮装置が伸びる。
【００１９】
本願発明の膜屋根ユニットは、その伸縮装置が多節リンク機構式の伸縮装置であって、しかも多節リンク機構が、１又は２以上のＸ字状アーム機構と、２つのＶ字状アーム機構を含むものとすることができる。Ｘ字状アーム機構は、Ｘ字状に配置された２つのアーム材が交差する中間交差部で、これら２つのアーム材がピン結合されて４つのアーム自由端が形成され、Ｖ字状アーム機構は、Ｖ字状に配置された２つのアーム材の先端が重なる先端交差部で、これら２つのアーム材がピン結合されて２つのアーム自由端が形成される。  第１のＶ字状アーム機構と第２のＶ字状アーム機構との間に、１又は２以上のＸ字状アーム機構が配置され、さらに、隣接するＶ字状アーム機構とＸ字状アーム機構それぞれのアーム自由端どうしが連結部でピン結合されるとともに、隣接する２つのＸ字状アーム機構それぞれのアーム自由端どうしが連結部でピン結合される。なお滑車は、中間交差部、先端交差部、及び連結部に設けられる。そして引込線は、第１のＶ字状アーム機構の先端交差部に固定されるとともに、先端交差部の滑車と隣接する中間交差部の滑車、又は隣接する２つの中間交差部の滑車を巻き回しながら第２のＶ字状アーム機構の先端交差部の滑車まで通される。押出線は、第１のＶ字状アーム機構のうち一方の連結部に固定されるとともに、第１のＶ字状アーム機構のうち他方の連結部の滑車から順に、途中のＸ字状アーム機構の連結部の滑車、及び第２のＶ字状アーム機構の連結部の滑車を経て、第２のＶ字状アーム機構の先端交差部の滑車まで通される。
【００２０】
本願発明の膜屋根ユニットは、その伸縮装置が多節リンク機構式の伸縮装置であって、中間交差部と先端交差部に設けられる滑車が、引込線又は押出線を通すためのガイド溝を有するものとすることもできる。なお、このガイド溝は、滑車の回転軸方向に２列（２段）設けられる。
【００２１】
本願発明の開閉式膜屋根構造は、ここまでに説明した膜屋根ユニットによって構成される開閉式の膜屋根構造であって、開閉軸方向に配置される複数の「走行レール」と、この走行レールに取り付けられる「台車」を備えた構造である。この台車は、走行レール方向にスライド可能であり、膜屋根ユニットを吊り下げるものである。なお、１又は複数の膜屋根ユニットからなる膜屋根ユニット列が前記走行レール沿いに形成される。この結果、膜屋根ユニットの伸縮装置を伸ばすと、膜屋根ユニットのＶ字フレームが開閉軸方向に広がって膜屋根ユニットの屋根膜材が展張し、伸縮装置を縮めると、Ｖ字フレームが開閉軸方向に折り畳まれる。
【００２２】
本願発明の開閉式膜屋根構造は、走行レールの一端に膜屋根ユニットを収納する「収納部」が設けられた構造とすることもできる。この収納部には、中折れ機構により伸縮可能なアーム材が設置されており、そしてアーム材の一端は、収納部内に固定され、アーム材の他端は、膜屋根ユニット列の一部に取り付けられる。この結果、アーム材が縮むことによって、Ｖ字フレームが折り畳まれた状態の膜屋根ユニット列を収納部内に引き込み、アーム材が伸びることによって、Ｖ字フレームが折り畳まれた状態の膜屋根ユニット列を収納部から押し出すことができる。
【００２３】
本願発明の開閉式膜屋根構造は、膜屋根ユニットの下側に被覆膜を取り付けた構造とすることもできる。この場合、膜屋根ユニットの伸縮装置を伸ばすと被覆膜は展張し、この伸縮装置を縮めると被覆膜が折り畳まれる。
【発明の効果】
【００２４】
本願発明の膜屋根ユニット、及び開閉式膜屋根構造には、次のような効果がある。
（１）あらかじめ中折れ部を設けた折り畳み機構としているため、屋根膜材は不測の変形に伴う横座屈を生じるおそれがない。その結果、通常のＡ種屋根膜材を採用することができ、耐火性能の優れた屋根を形成することができるとともに、屋根材に掛かる材料費を抑えることができる。
（２）屋根膜材を採用することで、軽量な屋根構造を実現できるうえ、大きな牽引装置などを必要としないことから、比較的短い工期で屋根を施工することができる。
（３）上下緊張材を設置することによって、展張された屋根膜材には適度な緊張力が与えられる。そのため、閉扉時に強風等を受けても、屋根膜材が容易に座屈や破損等を生じるおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】一葉双曲面の一部を平面配置した屋根形状を示す斜視図。
【図２】（ａ）は屋根の開口部を閉鎖した閉扉状態を示す斜視図、（ｂ）は屋根の開口部を開放した開扉状態を示す斜視図。
【図３】屋根の開扉状態と閉扉状態の遷移を示すステップ図。
【図４】膜屋根ユニットの外観を示す斜視図。
【図５】架構フレームを開閉軸方向に見た正面図。
【図６】（ａ）は伸長時のＶ字フレームを開閉軸直角方向に見た正面図、（ｂ）は屈折時のＶ字フレームを開閉軸直角方向に見た正面図。
【図７】（ａ）は膜屋根ユニット上部を開閉軸方向に見た部分詳細図、（ｂ）は膜屋根ユニット上部を開閉軸直角方向に見た部分詳細図。
【図８】多節リンク機構式の伸縮装置を用いた場合の屋根の開扉状態と閉扉状態の遷移を示すステップ図である。
【図９】多節リンク機構の一例を示す平面図。
【図１０】（ａ）はＶ字状アーム機構を示す平面図、（ｂ）はＸ字状アーム機構を示す平面図。
【図１１】多節リンク機構に引込線を取り付けた状態を示す平面図。
【図１２】多節リンク機構に押出線を取り付けた状態を示す平面図。
【図１３】多節リンク機構に引込線を取り付ける手順を示すステップ図。
【図１４】２段のガイド溝を有する滑車を示す側面図。
【図１５】多節リンク機構式の膜屋根ユニットの一部の外観を示す斜視図。
【図１６】多節リンク機構式の膜屋根ユニットのＶ字フレーム（伸長時）を、開閉軸直角方向に見た正面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本願発明の膜屋根ユニット、及び開閉式膜屋根構造の実施形態の一例を、図に基づいて説明する。
【００２７】
１．全体概要
説明のためここで例示する競技場屋根Ｌｆは、図１に示すように、一葉双曲面の一部を平面配置した形状であり、いわばポテトチップスと似た形状となっている。したがって、屋根の短軸方向（Ｘ−Ｘ）の断面を見ると下に凸のカテナリー曲線を示し、長軸方向（Ｙ−Ｙ）の断面を見ると上に凸の曲線を示している。もちろん本願発明は、ここで示す形状の屋根に限らず様々な形状の屋根に採用でき、また競技場に限らず種々の建築物で利用することができる。
【００２８】
図２は、大きな開口部を備えた競技場屋根Ｌｆの１／４の範囲を示す斜視図であり、（ａ）はこの開口部を閉鎖した閉扉状態を示し、（ｂ）は開口部を開放した開扉状態を示している。この図に示す開閉式屋根は左右からの開閉式であって、屋根の両端から移動してくる２組の屋根構造が、中央付近で接合することで屋根の開口部が閉鎖される。なお、便宜上ここでは、屋根構造が移動する方向を「開閉軸方向」（図１に示す短軸方向Ｘ−Ｘ）、これと直交する方向を「開閉軸直角方向」（図１に示す長軸方向Ｙ−Ｙ）ということとする。すなわち図２は、開閉軸方向における１／２範囲であって、開閉軸直角方向における１／２範囲を示している。
【００２９】
本願発明の開閉式膜屋根構造は、屋根膜材と骨組構造を主とする膜屋根ユニット１００によって構成される。具体的には、複数の膜屋根ユニット１００が開閉軸方向に連結されて一列の膜屋根ユニット列が形成され、さらに複数の膜屋根ユニット列が開閉軸直角方向に並列配置されることで開閉式膜屋根構造が構成される。なお、後述するように一つの膜屋根ユニット１００で、膜屋根ユニット列を形成することもできる。
【００３０】
図３は、屋根の開扉状態と閉扉状態の遷移を示すステップ図であり、図３（ａ）から（ｈ）に向かって開扉状態への変化を示し、逆に図３（ｈ）から（ａ）に向かって閉扉状態への変化を示している。この図に示すように、屋根を開扉状態から閉扉状態にする場合、膜屋根ユニット列の前方側（屋根の中央側で、図では左側）が屋根端部（図では右側）から伸びるように開閉軸方向を移動する。このとき開閉軸直角方向に並列配置された複数の膜屋根ユニット列は、それぞれ先端で連結されているので、一面の屋根構造として展開される。左右双方の屋根構造が中央付近で接合するまで移動すると、屋根の開口部が閉鎖されて閉扉状態となる（図３（ａ））。図２（ａ）では、多数の膜屋根ユニット１００によって競技場屋根Ｌｆの開口部が閉鎖されている。
【００３１】
一方、屋根を閉扉状態から開扉状態にする場合、膜屋根ユニット列の先端側が屋根端部に向けて縮むように開閉軸方向を移動し、屋根の開口部を開放して開扉状態となる（図３（ｈ））。図２（ｂ）では、多数の膜屋根ユニット１００が屋根端部に収納され、競技場屋根Ｌｆの開口部には、格子状に張設された吊り下げワイヤー２００が見えるのみとなっている。
【００３２】
以下、本願発明の膜屋根ユニット、及び開閉式膜屋根構造を、構成する要素ごとに詳述する。
【００３３】
２．膜屋根ユニット
図４は、膜屋根ユニット１００の外観を示す斜視図である。この図に示すように、膜屋根ユニット１００は、開閉軸直角方向に配置される架構フレーム１１０と、開閉軸方向に配置されるＶ字フレーム１２０、上部に張設される屋根膜材１３０、伸縮装置１４０によって構成される。より具体的には、複数（図４では３つ）の架構フレーム１１０が略平行（平行含む）に配置され、その両側にはそれぞれＶ字フレーム１２０や伸縮装置１４０が配置されており、対向配置される複数の架構フレーム１１０の上部を覆うように屋根膜材１３０が張設されている。また、屋根膜材１３０には、開閉軸方向に折り畳むことができるよう「中折れ部１３１」が設けられ、その下方には屋根膜材１３０を下向きに引張する上下緊張材１５０が設置されている。
【００３４】
（架構フレーム）
図５は、架構フレーム１１０を開閉軸方向に見た正面図である。この図に示すように、架構フレーム１１０は、上部梁１１１と下部梁１１２を主部材として構成されている。上部梁１１１と下部梁１１２は、それぞれ管状又は棒状のいわゆる軸部材であり、その軸方向が開閉軸直角方向であって略水平（水平含む）姿勢となるよう配置される。また、上部梁１１１と下部梁１１２との間には、複数の補強鉛直材１１３と補強斜材１１４が設置され、これら補強材によって架構フレーム１１０は所定の剛性を確保している。なお、左右２つのＶ字フレーム１２０からなる区間Ｌが、架構フレーム１１０の１スパンであり、図４に示す架構フレーム１１０の開閉軸直角方向長さに相当する。
【００３５】
（Ｖ字フレーム）
図６は、Ｖ字フレーム１２０を開閉軸直角方向に見た正面図であり、（ａ）は伸長時のＶ字フレーム１２０を示し、（ｂ）は屈折時のＶ字フレーム１２０を示している。既述のとおり、膜屋根ユニット１００を開閉軸方向に見たとき、その両側面にはそれぞれＶ字フレーム１２０が配置されており、その一方の側面を示しているのが図６である。この図に示すように、Ｖ字フレーム１２０は２本の斜材１２１からなり、これら２本の斜材１２１は下端部１２２でピン結合されている。
【００３６】
Ｖ字フレーム１２０は開閉軸方向となるよう配置され、さらに図６では２つのＶ字フレーム１２０が開閉軸方向に直列配置され、いわばＷ字形状のフレーム（以下、「Ｗ字フレーム」という。）を形成している。なおＶ字フレーム１２０は、下端部１２２が上端に比して膜屋根ユニット１００の中心寄り（内側）に位置するよう、若干傾斜した姿勢で配置することができる。また、対向する両側面のＶ字フレーム１２０、すなわち左側Ｖ字フレーム１２０Ｌと右側Ｖ字フレーム１２０Ｒは、それぞれの下端部１２２間を連結ワイヤーで連結しておくことができる。
【００３７】
対向する左側Ｖ字フレーム１２０Ｌと右側Ｖ字フレーム１２０Ｒの間には架構フレーム１１０が配置され、架構フレーム１１０の上部梁１１１の左端と、左側Ｖ字フレーム１２０Ｌの斜材１２１上部がピン結合され、架構フレーム１１０の上部梁１１１の右端と、右側Ｖ字フレーム１２０Ｒの斜材１２１上部がピン結合される。また、対向配置される一方（前方）の架構フレーム１１０の上部梁１１１の端部と、Ｖ字フレーム１２０を構成する一方（前方）の斜材１２１上部がピン結合され、対向する他方（後方）の架構フレーム１１０の上部梁１１１の端部と、Ｖ字フレーム１２０を構成する他方（後方）の斜材１２１上部がピン結合される。このとき、連結治具を介して上部梁１１１と斜材１２１上部をピン結合することもできる。なお、図４では左右３箇所ずつで、上部梁１１１と斜材１２１上部がピン結合されている。
【００３８】
（伸縮装置）
伸縮装置１４０は、Ｖ字フレーム１２０が置かれる左右の側面部の両方又は一方に配置される。この伸縮装置１４０が伸縮することによって、Ｖ字フレーム１２０の下端部１２２を上下させて、Ｖ字フレーム１２０を伸長状態や屈折状態とする。すなわち、伸縮装置１４０が伸びることで、Ｖ字フレーム１２０の下端部１２２を上方に上げてＶ字フレーム１２０を伸長状態とし、伸縮装置１４０が縮むことで、Ｖ字フレーム１２０の下端部１２２を下方に下げてＶ字フレーム１２０を屈折状態とする。
【００３９】
図６に示す伸縮装置１４０は、水平面内に配置される複数のアームがピン結合されて構成されるダイアモンド型ジャッキであり、左右方向、つまり開閉軸直角方向（図では奥行き方向）に開閉することで伸縮するものである。そして、伸縮装置１４０の一部は、Ｗ字フレームを構成する一方（前方）のＶ字フレーム１２０の下端部１２２とピン結合され、伸縮装置１４０の他の一部は、Ｗ字フレームを構成する他方（後方）のＶ字フレーム１２０の下端部１２２とピン結合されている。したがって、伸縮装置１４０が開閉軸直角方向に開くと、伸縮装置１４０は開閉軸方向に縮み、前方の下端部１２２と後方の下端部１２２の距離が縮まることで前方・後方の下端部１２２は下方に下がり、その結果、Ｖ字フレーム１２０は図６（ｂ）のように屈折状態となる。また、伸縮装置１４０が開閉軸直角方向に閉じると、伸縮装置１４０は開閉軸方向に伸び、前方の下端部１２２と後方の下端部１２２の距離が広がることで前方・後方の下端部１２２は上方に上がり、その結果、Ｖ字フレーム１２０は図６（ａ）のように伸長状態となる。
【００４０】
あるいは、開閉軸直角方向の鉛直面内に配置される複数のアームが、ピン結合されて構成されるダイアモンド型ジャッキを、伸縮装置１４０として採用することもできる。この場合、伸縮装置１４０は、鉛直面内を開閉軸直角方向に開閉することで、上下方向に伸縮することとなる。そして、伸縮装置１４０の下端と、前方のＶ字フレーム１２０の下端部１２２は、棒状又は管状の開閉連結材で連結される。同じく、伸縮装置１４０の下端と、後方の下端部１２２も開閉連結材で連結される。このとき、伸縮装置１４０の下端と開閉連結材はピン結合であり、前方・後方の下端部１２２と開閉連結材もピン結合である。したがって、伸縮装置１４０が開閉軸直角方向に開くと、伸縮装置１４０は上方に縮み、前方と後方の下端部１２２が開閉連結材を介して引き寄せられ、前方・後方の下端部１２２は下方に下がり、その結果、Ｖ字フレーム１２０は図６（ｂ）のように屈折状態となる。また、伸縮装置１４０が開閉軸直角方向に閉じると、伸縮装置１４０は下方に伸び、前方と後方の下端部１２２が開閉連結材を介して遠ざけられ、前方・後方の下端部１２２は上方に上がり、その結果、Ｖ字フレーム１２０は図６（ａ）のように伸長状態となる。
【００４１】
さらに伸縮装置１４０は、多節リンク機構８００を利用した「多節リンク機構式の伸縮装置１４０」とすることもできる。多節リンク機構式の伸縮装置１４０を採用した場合も、屋根の開閉方法は図３と同様のステップで行われる。図８は、多節リンク機構式の伸縮装置１４０を用いた場合の屋根の開扉状態と閉扉状態の遷移を示すステップ図である。この図でも、図８（ａ）から（ｄ）に向かって開扉状態への変化を示し、逆に図８（ｄ）から（ａ）に向かって閉扉状態への変化を示している。
【００４２】
図９は、多節リンク機構８００の一例を示す平面図である。この図に示すように多節リンク機構８００は、複数のアーム材８０１を有し、これらのアーム材８０１がそれぞれピン結合されることで構成される。
【００４３】
また、図９の多節リンク機構８００の例では、Ｖ字状アーム機構８１０とＸ字状アーム機構８２０を主な構成要素としている。具体的には、左右両端にそれぞれＶ字状アーム機構８１０が配置され、これら２つのＶ字状アーム機構８１０の間に複数（図では４つ）のＸ字状アーム機構８２０が配置されている。なおこの図では、Ｘ字状アーム機構８２０を複数配置しているが、状況に応じてＸ字状アーム機構８２０を一つのみ配置することもできる。
【００４４】
図１０（ａ）はＶ字状アーム機構８１０を示す平面図であり、図１０（ｂ）はＸ字状アーム機構８２０を示す平面図である。図１０（ａ）に示すようにＶ字状アーム機構８１０は、Ｖ字状に配置された２つのアーム材８０１の先端（図では左端）が、先端交差部８０２で重ねられてピン結合されている。そして、ピン結合端とは異なるアーム材８０１の先端（図では右端）は、Ｖ字状アーム機構８１０としては自由であるアーム自由端８０５となる。つまりＶ字状アーム機構８１０には、２つのアーム自由端８０５が設けられる。
【００４５】
一方、図１０（ｂ）に示すようにＸ字状アーム機構８２０は、Ｘ字状に配置された２つのアーム材８０１の中間部が、中間交差部８０３で重ねられてピン結合されている。そして、アーム材８０１の先端は、Ｘ字状アーム機構８２０としては自由であるアーム自由端８０５となる。つまりＸ字状アーム機構８２０には、４つのアーム自由端８０５が設けられる。
【００４６】
図９に示すように、隣接するＶ字状アーム機構８１０とＸ字状アーム機構８２０、あるいは隣接するＸ字状アーム機構８２０とＸ字状アーム機構８２０が連結されることで、多節リンク機構８００は形成される。具体的には、Ｖ字状アーム機構８１０のアーム自由端８０５と、Ｘ字状アーム機構８２０のアーム自由端８０５が、連結部８０４においてピン結合され、同様に、隣接するＸ字状アーム機構８２０のアーム自由端８０５どうしが、連結部８０４においてピン結合される。図９では、Ｖ字状アーム機構８１０とＸ字状アーム機構８２０による連結部８０４が４箇所、Ｘ字状アーム機構８２０どうしの連結部８０４が６カ所、合わせて１０カ所に連結部８０４が設けられている。
【００４７】
また、多節リンク機構式の伸縮装置１４０は、引込線９１０と、押出線９２０を具備することができる。引込線９１０は伸縮装置１４０全体を縮めるためのものであって、押出線９２０は伸縮装置１４０全体を伸ばすためのものであり、引込線９１０と押出線９２０はそれぞれワイヤーを用いることができる。図１１は、多節リンク機構８００に引込線９１０を取り付けた状態を示す平面図であり、図１２は、多節リンク機構８００に押出線９２０を取り付けた状態を示す平面図である。なお便宜上、図１１では引込線９１０のみを示し、図１２では押出線９２０のみを示しているが、実際には引込線９１０と押出線９２０の両方が、多節リンク機構８００に取り付けられる。
【００４８】
図１１に示す多節リンク機構式の伸縮装置１４０は、右側が後端側（図８に示す後方側）であり、左側が先端側（図８に示す前方側）である。なお、先端部が移動することで伸縮装置１４０が伸縮することを考えると、右側が固定端側、左側が移動端側ということもできる。ここでは、多節リンク機構８００のうち、前端側のＶ字状アーム機構８１０を「第１のＶ字状アーム機構８１０」といい、後端側のＶ字状アーム機構８１０を「第２のＶ字状アーム機構８１０」ということとする。
【００４９】
図１１に示すように引込線９１０は、先端交差部８０２に設けられる滑車と、中間交差部８０３に設けられる滑車に、それぞれ巻き回されて後端側方向に延ばされている。図１３は、多節リンク機構８００に引込線９１０を取り付ける手順を示すステップ図である。なお説明の便宜上、第１のＶ字状アーム機構８１０の先端交差部８０２を「先端交差部８０２ａ」、第２のＶ字状アーム機構８１０の先端交差部８０２を「先端交差部８０２ｂ」、中間交差部８０３は先端側から順に「中間交差部８０３ａ」、「中間交差部８０３ｂ」、「中間交差部８０３ｃ」、「中間交差部８０３ｄ」ということとする。
【００５０】
図１３に基づいて、引込線９１０を取り付ける手順を説明する。はじめに、先端交差部８０２ａに引込線９１０の一端を固定し、中間交差部８０３ａに設けられた滑車に巻いた後、先端交差部８０２ａに設けられた滑車に巻いて、再び中間交差部８０３ａを通過させる（図１３（ａ））。次に、中間交差部８０３ｂに設けられた滑車に巻いた後、再び中間交差部８０３ａに設けられた滑車に巻いて、中間交差部８０３ｂを通過させる（図１３（ｂ））。同様にこの手順を繰り返し（図１３（ｃ）〜図１３（ｄ））、最後に、先端交差部８０２ｂに設けられた滑車に巻いた後、再び中間交差部８０３ｄに設けられた滑車に巻いて、先端交差部８０２ｂを通過させる（図１３（ｅ））。
【００５１】
図１１及び図１３に示す構成とすることで、引込線９１０の先端（図では右端）を引くと、向かい合う連結部８０４の距離が広がるとともに、隣接する先端交差部８０２と中間交差部８０３の距離、あるいは隣接する中間交差部８０３どうしの距離が縮まり、この結果、多節リンク機構８００すなわち伸縮装置１４０が縮められる。
【００５２】
図１２に示すように押出線９２０は、連結部８０４に設けられる滑車と、中間交差部８０３に設けられる滑車に、それぞれ巻き回されて後端側方向に延ばされている。図１２に基づいて、より具体的に押出線９２０を取り付ける手順を説明する。なお説明の便宜上、１０個の連結部８０４を、先端側の右側（図では上側）から順に「連結部８０４ａ〜連結部８０４ｊ」ということとする。はじめに、連結部８０４ａに押出線９２０の一端を固定し、連結部８０４ｂに設けられた滑車に巻いた後、中間交差部８０３ａに設けられた滑車を通して、連結部８０４ｃに設けられた滑車に巻く。このように、連結部８０４の滑車〜中間交差部８０３の滑車という順で巻き回しながら、先端交差部８０２ｂまで通過させる。
【００５３】
図１２に示す構成とすることで、押出線９２０の先端（図では右端）を引くと、向かい合う連結部８０４の距離が縮められるとともに、隣接する先端交差部８０２と中間交差部８０３の距離、あるいは隣接する中間交差部８０３どうしの距離が広がり、この結果、多節リンク機構８００すなわち伸縮装置１４０が伸びる。
【００５４】
図１３の説明で述べたとおり、第２のＶ字状アーム機構８１０の先端交差部８０２ａと中間交差部８０３は、それぞれ引込線９１０が２回巻き回されることとなる。また、第２のＶ字状アーム機構８１０の先端交差部８０２ｂは、引込線９１０と押出線９２０がそれぞれ１回ずつ巻き回される。したがって、先端交差部８０２と中間交差部８０３に設けられる滑車は、引込線９１０（あるいは押出線９２０）を巻き回すため、２つのガイド溝を具備すると好適となる。
【００５５】
図１４は、２段のガイド溝８３１を有する滑車８３０を示す側面図である。この図に示すように、先端交差部８０２や中間交差部８０３に設けられる滑車８３０は、アーム材８０１に対して略垂直（垂直含む）となる回転軸８３２が設けられ、この回転軸８３２周りに回転できる構造である。そしてこの滑車８３０には、回転軸８３２方向に重ねられるように２段のガイド溝８３１が設けられている。この結果、一つの滑車８３０に対して２回巻き回される引込線９１０（あるいは、引込線９１０と押出線９２０）は、それぞれ異なるガイド溝８３１を通過することができる。つまり、２回巻き回される引込線９１０（あるいは、引込線９１０と押出線９２０）は、互いに交差することなく独立して滑車８３０を通過することができるわけである。
【００５６】
ここまで説明した多節リンク機構式の伸縮装置１４０（つまり、多節リンク機構８００と、引込線９１０、押出線９２０を含む伸縮装置１４０）は、Ｖ字フレーム１２０の一部に取り付けられ、伸縮装置１４０の伸縮に応じて、膜屋根ユニット１００も伸縮する。図１５は、多節リンク機構式の膜屋根ユニット１４０の一部の外観を示す斜視図であり、図１６は、多節リンク機構式の膜屋根ユニット１４０のＶ字フレーム（伸長時）を開閉軸直角方向に見た正面図である。例えば図１５や図１６に示すように、多節リンク機構式の膜屋根ユニット１４０を略水平（水平含む）姿勢に配置し、多節リンク機構８００の先端交差部８０２や中間交差部８０３を、Ｖ字フレーム１２０の下端部１２２と連結することができる。この結果、多節リンク機構８００つまり伸縮装置１４０が伸びると、Ｖ字フレーム１２０が開閉軸方向に広がり、膜屋根ユニット１００が伸びる。また、多節リンク機構８００つまり伸縮装置１４０が縮められると、Ｖ字フレーム１２０が開閉軸方向に縮まり、膜屋根ユニット１００も縮められる。
【００５７】
ところで、２つのＶ字状アーム機構８１０と複数のＸ字状アーム機構８２０によって、多節リンク機構８００を形成することができるのは、既述のとおりである。したがって、多節リンク機構８００は、その延長が比較的長い構成とすることが可能となる。同時に、先端交差部８０２や中間交差部８０３を、Ｖ字フレーム１２０の下端部１２２と連結することを考えれば、膜屋根ユニット１００も多節リンク機構８００の長さに応じて長くすることができる。つまり、多節リンク機構８００による伸縮装置１４０を採用すると、膜屋根ユニット１００は相当の延長で構成することができる。この結果、図８に示すように一つの膜屋根ユニット１００によって、一つの膜屋根ユニット列を形成することもできるわけである。
【００５８】
伸縮装置１４０は、伸縮機構を備えていればダイアモンド型ジャッキや多節リンク機構式に限ることなく、従来から利用されている種々の装置を採用することができる。なお、伸縮装置１４０の伸縮操作は、電動等により遠隔操作できることが望ましい。多節リンク機構式の伸縮装置１４０を採用した場合は、引込線９１０の先端を引くためのウィンチと、押出線９２０の先端を引くためのウィンチを設置すると良い。
【００５９】
なお、既述のとおり架構フレーム１１０の両側には、それぞれＶ字フレーム１２０や伸縮装置１４０が配置されるが、図４に示すように、これら両側のＶ字フレーム１２０と伸縮装置１４０に加えて、架構フレーム１１０の中間位置にもＶ字フレーム１２０と伸縮装置１４０を配置することもできる。この場合、架構フレーム１１０の中間位置の複数箇所にＶ字フレーム１２０と伸縮装置１４０を配置することもできる。
【００６０】
（屋根膜材）
屋根膜材１３０は、図６（ａ）に示すように、対向する２つの架構フレーム１１０の上部梁１１１間に架け渡されて取り付けられる。このとき、２面の屋根膜材１３０が用意され、開閉軸方向に接続して屋根面を形成している。すなわち、前方の屋根膜材１３０と後方の屋根膜材１３０が開閉軸方向に並べられ、前方の屋根膜材１３０の前端は前方の上部梁１１１に固定され、後方の屋根膜材１３０の後端は後方の上部梁１１１に固定されるとともに、前方の屋根膜材１３０の後端と後方の屋根膜材１３０の前端が連結される。前方と後方の屋根膜材１３０の連結手段は、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。そして、前方の屋根膜材１３０と後方の屋根膜材１３０の連結部分が、開閉軸直角方向にわたって線状に設けられる「中折れ部１３１」として形成される。図６（ａ）及び（ｂ）から分かるように、あらかじめ中折れ部１３１を設けることによって、屋根膜材１３０は開閉軸方向に折り畳むことが可能であり、Ｖ字フレーム１２０が伸長状態から屈折状態に変化するときにも、横座屈等が生じるおそれがない。
【００６１】
（上下緊張材）
上下緊張材１５０は、図６（ａ）に示すように、中折れ部１３１の下で垂下するように設置される。また、図５に示すように、開閉軸直角方向にわたって帯状に配置される上部緊張材１５１と、上部緊張材１５１の複数箇所に取り付けられる線状の下部緊張材１５２によって上下緊張材１５０を構成することもできる。線状の下部緊張材１５２は、例えばワイヤーを用いることができる。このとき、上方の屋根膜材１３０と上部緊張材１５１の連結手段は、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。
【００６２】
また上下緊張材１５０を、上部緊張材１５１と下部緊張材１５２で構成した場合、図５に示すように、線状の引下げ材１６０を設置することもできる。この引下げ材１６０は、例えばワイヤーを用いることで、左右のＶ字フレーム１２０間を開閉軸直角方向に張設する。このとき、図５にも示すように、膜屋根ユニット１００のスパン（開閉軸直角方向）中央部が頂部となる（つまり上に凸の）アーチ状とするとよい。
【００６３】
上下緊張材１５０の長さは、Ｖ字フレーム１２０の伸長時（屋根膜材１３０の展張時）において、適切に緊張される程度とする。これにより、Ｖ字フレーム１２０伸長時には、上下緊張材１５０が屋根膜材１３０を下方に引張し、その結果、屋根膜材１３０は開閉軸方向の引張力が導入され、強風等を受けても容易に座屈や破損等を生じにくくなる。また既述のとおり、下端部１２２が膜屋根ユニット１００の内側となるよう若干傾斜した姿勢でＶ字フレーム１２０を配置し、対向する左右のＶ字フレーム１２０の下端部１２２間を連結ワイヤーで連結しておけば、Ｖ字フレーム１２０伸長時には左右の下端部１２２間が広がって連結ワイヤーが伸び、その結果、屋根膜材１３０には開閉軸直角方向の引張力が導入されることとなってより好適となる。
【００６４】
（連結治具）
既述のとおり、Ｖ字フレーム１２０を構成する斜材１２１上部と、架構フレーム１１０の上部梁１１１とは、ピン結合される。この場合、斜材１２１上部と上部梁１１１の一部を直接連結したピン結合とすることもできるし、図７に示すように、連結治具３００を介して斜材１２１上部と上部梁１１１の一部をピン結合することもできる。図７は、膜屋根ユニット１００の上部を示す部分詳細図であり、（ａ）は開閉軸方向に見た詳細図、（ｂ）は開閉軸直角方向に見た詳細図である。なお、図７（ｂ）に示す２つの斜材１２１は、一方がＷ字フレーム（図４）を構成する一方（前方）のＶ字フレーム１２０のものであって、他方がＷ字フレームの他方（後方）のＶ字フレーム１２０のものである。
【００６５】
連結治具３００は、図７に示すように上部梁１１１の下方であって斜材１２１の上方に配置されるとともに、この上部梁１１１の一部に固定されている。そしてＶ字フレーム１２０が開閉可能となるように、連結治具３００と斜材１２１がピン結合されており、この結果、上部梁１１１と斜材１２１が間接的にピン結合される。
【００６６】
（膜屋根ユニット列の引込み）
閉扉状態から開扉状態にする際、図３（ａ）から（ｈ）の手順で、個々の膜屋根ユニット１００を縮めていくのは既述のとおりである。このとき、屋根端部側（図３では右側）の膜屋根ユニット１００から順に、Ｖ字フレーム１２０を屈折状態とし膜屋根ユニット１００を縮めていく。一方、多節リンク機構式の伸縮装置１４０を用いた場合、図８（ａ）から（ｄ）の手順で膜屋根ユニット１００を縮めていくが、一つの膜屋根ユニット１００によって一つの膜屋根ユニット列が形成されているため、全てのＶ字フレーム１２０が徐々に縮められながら、膜屋根ユニット列全体が縮められていく。
【００６７】
ところで、図２（ａ）に示すように、複数の膜屋根ユニット列（開閉軸方向に直列配置された複数の膜屋根ユニット１００）のうち、屋根端部側（つまり最後端）の膜屋根ユニット１００が屋根端部側に固定されたものと、そうでないものがある。例えば図２（ａ）では、８列の膜屋根ユニット列が屋根端部側に固定されているが、３列の膜屋根ユニット列は屋根端部側に固定されていない。既述のとおり、複数の膜屋根ユニット列はそれぞれ先端で連結されているので、すべての膜屋根ユニット列は一連の動きとなる。つまり、屋根端部側に固定された膜屋根ユニット列が縮んでいくことで、屋根端部側に固定されていない膜屋根ユニット列も一緒に引き込んでいるわけである。もちろん、屋根端部側に固定されていない膜屋根ユニット列の後端部が屋根端部側まで移動すると、その後は当該膜屋根ユニット列の膜屋根ユニット１００も順に縮んでいく。
【００６８】
また、図２から分かるように、開扉状態から閉扉状態にするとき、膜屋根ユニット１００は下り傾斜を移動していくが、閉扉状態から開扉状態にするときは、膜屋根ユニット１００は上り傾斜を移動することになる。後端側の膜屋根ユニット１００が縮むときは、同じ膜屋根ユニット列のうち前方にあるすべての膜屋根ユニット１００（場合によっては、屋根端部側に固定されていない膜屋根ユニット列を含む）を引き込むことに加え、上り傾斜を引き込んでいくことを考えれば、閉扉状態にするときに比べ開扉状態にするときは、Ｖ字フレーム１２０を屈折状態とするために大きな力を要することとなり、この点を考慮したうえで伸縮装置１４０（例えば、ダイアモンド型ジャッキやウィンチ）の規格（スペック）が選定される。
【００６９】
３．開閉式膜屋根構造
本願発明の開閉式膜屋根構造は、ここまで説明してきた膜屋根ユニット１００によって構成される膜屋根ユニット列と、走行レール４００、そしてこの走行レールに取り付けられる台車５００によって構成される。
【００７０】
（走行レール）
走行レール４００は、例えばワイヤーで形成することができ、競技場屋根Ｌｆの開口部に開閉軸方向に張設置され、下に凸のカテナリー曲線を呈する。また走行レール４００は、膜屋根ユニット列の開閉軸方向の移動をガイドするものであり、一つの膜屋根ユニット列に対して２以上の走行レール４００を並列配置するとよい。
【００７１】
走行レール４００は、図７（ａ）に示すように、格子状に設けられる吊り下げワイヤー２００のうち、開閉軸方向に張設された吊り下げワイヤー２００に吊り下げられる。具体的には、吊り下げワイヤー２００に固定される複数の吊り具２１０を介して、走行レール４００は取り付けられる。この吊り具２１０は、例えば図７（ａ）に示すように、上部環と下部環、これらを連結する添接板及び連結ボルトで構成することができる。つまり、吊り下げワイヤー２００に上部環を通すとともに、走行レール４００に下部環を通し、上部環と下部環を添接板で挟んだうえで連結ボルトを挿通して固定する。もちろん図７の吊り具２１０は一例であり、走行レール４００を吊り下げワイヤー２００に取り付けることができれば、他の構成による吊り具２１０を用いることもできる。
【００７２】
（台車）
台車５００は、走行レール４００に取り付けられるとともに、この走行レール４００をスライドするものであり、その下方に膜屋根ユニット１００を吊り下げるものである。例えば台車５００は、図７（ａ）に示すように、中央に開口部を設けたドーナツ状の環体とすることができる。ただし環体の上部は、吊り下げワイヤー２００に固定される吊り具２１を交わすため、上方一部に欠損部を設けている。また、走行レール４００を円滑にスライドできるよう、台車５００の内部には走行ローラー５１０を設置すると良い。図７では、環体の開口部の周方向を３等分するような配置で（つまり１２０度間隔で）、３箇所それぞれ２個ずつ（図７（ｂ））の走行ローラー５１０を設けている。
【００７３】
台車５００は、膜屋根ユニット１００のうち上部梁１１１の一部を把持するように固定される。このとき、上部梁１１１に直接台車５００を固定することもできるし、図７に示すように、取付け治具５２０を介して上部梁１１１に台車５００を固定することもできる。すなわち、台車５００に取付け治具５２０を吊り下げ、この取付け治具５２０に上部梁１１１の一部を固定するわけである。
【００７４】
（収納部）
図３（ｈ）に示すように、屋根端部（図の右側）に収納部６００を設けることもできる。この収納部６００は、縮められて折り畳まれた１つ又は複数の膜屋根ユニット１００（つまり膜屋根ユニット列）を収納するもので、膜屋根ユニット１００の収納スペースと開閉扉６１０により構成される。膜屋根ユニット１００が収納スペースに収められたとき開閉扉６１０は閉じられ、膜屋根ユニット１００を閉扉状態とするときには開閉扉６１０が開けられる。
【００７５】
また、収納部６００には引込装置を備えることができる。この引込装置は、中折れ機構により伸縮可能なアーム材からなり、収納部６００内に設置されるもので、折り畳まれた膜屋根ユニット１００を収納部６００内に引き込むとともに、収納された膜屋根ユニット１００を収納部６００外に押し出すものである。引込装置のアーム材の一端は、収納部６００内に固定されており、アーム材の他端は、膜屋根ユニット列のうちの一部（例えば最後端の膜屋根ユニット１００）に取り付けられる。そして別に設けられる動力装置によって、アーム材が中折れ機構により縮むことで、折り畳まれた膜屋根ユニット１００を収納部６００内に引き込み、アーム材が中折れ機構により伸びることで、畳まれた膜屋根ユニット１００を収納部６００から押し出す。
【００７６】
閉扉状態の開閉式膜屋根構造を下から（つまり観客席から）見たとき、膜屋根ユニット１００を構成する架構フレーム１１０やＶ字フレーム１２０が天井面を覆っていると、景観的にやや優れない。そこで図３（ａ）や図８（ｂ）に示すように、膜屋根ユニット１００の下側を被覆膜７００で覆うこともできる。例えば、被覆膜７００をＶ字フレーム１２０の下端部１２２に取りつけ、屋根膜材１３０と同様、膜屋根ユニット１００の伸縮に合わせて展張しあるいは折り畳み可能とする。もちろん、布状等の材質を使用すれば、より柔軟に被覆膜７００を伸縮させることもできる。なお被覆膜７００は、膜屋根ユニット１００を隠すだけの遮蔽膜や、デザインを施した意匠膜、あるいは吸音効果を備えた吸音膜とすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本願発明の膜屋根ユニット、及び開閉式膜屋根構造は、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、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。特に、開扉時に大きく開口する屋根や、複雑な形状を呈する屋根に対して、好適に採用することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１００      膜屋根ユニット
１１０      架構フレーム
１１１      （架構フレームの）上部梁
１１２      （架構フレームの）下部梁
１１３      （架構フレームの）補強鉛直材
１１４      （架構フレームの）補強斜材
１２０      Ｖ字フレーム
１２１      （Ｖ字フレームの）斜材
１２２      （Ｖ字フレームの）下端部
１３０      屋根膜材
１３１      （屋根膜材の）中折れ部
１４０      伸縮装置
１５０      上下緊張材
１５１      （上下緊張材の）上部緊張材
１５２      （上下緊張材の）下部緊張材
１６０      引下げ材
２００      吊り下げワイヤー
２１０      （吊り下げワイヤーの）吊り具
３００      連結治具
４００      走行レール
５００      台車
５１０      （台車の）走行ローラー
５２０      （台車の）取付け治具
６００      収納部
６１０      （収納部の）開閉扉
７００      被覆膜
８００      多節リンク機構
８０１      （多節リンク機構の）アーム材
８０２      （多節リンク機構の）先端交差部
８０３      （多節リンク機構の）中間交差部
８０４      （多節リンク機構の）連結部
８０５      （多節リンク機構の）アーム自由端
８１０      （多節リンク機構の）Ｖ字状アーム機構
８２０      （多節リンク機構の）Ｘ字状アーム機構
８３０      （多節リンク機構の）滑車
８３１      （滑車の）ガイド溝
８３２      （滑車の）回転軸
Ｌｆ        競技場屋根
【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、すなわち屋根膜材に過度な変形を加えることなく開扉・閉扉が可能であり、しかも左右両開きの屋根や複雑な形状の屋根にも対応できる開閉式膜屋根を実現する、膜屋根ユニット、及び開閉式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、開閉軸方向に配置されるＶ字フレームと、開閉軸直角方向に配置される架構フレーム、屋根膜材、上下方向に伸縮可能な伸縮装置を備えている。全体構成としては、複数の架構フレームが略平行に配置され、対向する架構フレームの側方には左・右のＶ字フレームが配置される。屋根膜材は、開閉軸方向に折り畳める中折れ部を有しており、上部梁の両端には左・右の伸縮装置が配置される。伸縮装置を下方に向けて伸ばすとＶ字フレームが開閉軸方向に広がり、伸縮装置を上方に向けて縮めるとＶ字フレームが開閉軸方向に折り畳まれる。
【選択図】図３【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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