(57)【要約】      （修正有）【課題】人間のための最小限の生活空間を球体により提供。【解決手段】可堯性を有する長尺板材と、中央部に開口を有する輪状基板の片面の開口周辺部に、案内曲面を有する案内枕部を設けて成る輪状開口基材２を用意し、当該輪状開口基材を一対を相対応するように配設し、そのうえで相対応するように配設した輪状開口基材の間に複数の可堯性を有する長尺板材を捻り湾曲しながら交差アーチ状に架構して球形フレーム５を形成するが、その際、当該複数の長尺板材の両端部を、配設した輪状開口基材の開口周辺部に、その開口を塞がないようにしながら、輪状開口基材の案内枕部に添って、複数の長尺板材を交互に左方向・右方向に所定の傾斜角度をもって固着し、それによって菱形格子構造を形成しながら端部まで球形面を形成するようになして、開口部４を有する球形フレーム５を形成し、当該球形フレームの外周に外壁材６を取り付けて滑らかな球形を構築。【選択図】図１
2008240469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対応するように配設した一対の輪状開口基材の間に複数の可堯性を有する長尺板材を交差アーチ状に架構して球形軸極部分に一対の開口部を有する球形フレームを形成し、その球形フレームの外周に外壁材を取り付けて開口部を有する球形構造体を構築する方法において、
前記輪状開口基材は、中央部に開口を有する輪状基板の片面の開口周辺部に、長尺板材の端部を固着したとき球曲面を形成する案内曲面を有する案内枕部を設けて成り、
当該一対の輪状開口基材を、製造しようとする球形の軸極となる位置にその球形の直径寸法の間隔だけ離して相対応するように配設し、その輪状開口基材の案内枕部が互いに外側を向くようになし、
そのうえで相対応するように配設した輪状開口基材の間に複数の可堯性を有する長尺板材を捻り湾曲しながら交差アーチ状に架構して球形フレームを形成するが、その際、当該複数の長尺板材の両端部を、相対応するように配設した輪状開口基材の開口周辺部に、その開口を塞がないようにしながら、輪状開口基材の案内枕部に添って、複数の長尺板材を交互に左方向・右方向に所定の傾斜角度をもって固着し、
それによって固着された長尺板材が菱形格子構造を形成しながら端部まで球形面を形成するようになすとともに、配設した輪状開口基材の部分に一対の開口部を有する球形フレームを形成し、
当該球形フレームの外周に外壁材を取り付けて滑らかな球形を構築するようにしたことを特徴とする開口部を有する居住空間用球形構造体の製造方法。
【請求項２】
中央部に開口を有する輪状基板の片面の開口周辺部に、長尺板材の端部を固着したとき球曲面を形成する案内曲面を有する案内枕部が設けてあり、
長尺板材の端部を、当該案内枕部の案内曲面に添って開口を塞がないように固着することにより、構造力学的強度の劣化しない開口部を有する球形フレームが形成できるようにしたことを特徴とする居住空間用球形構造体の開口部を構築するための輪状開口基材。
【請求項３】
中央部に開口を有する輪状基板の片面の開口周辺部に、長尺板材の板厚分だけ直径の小さい案内曲面を有する輪状凸部からなる案内枕部を設けてあり、
前記長尺板材の端部を、当該案内枕部の案内曲面に添って開口を塞がないように固着することにより、構造力学的強度の劣化しない開口部を有する球形フレームが形成できるようにしたことを特徴とする請求項２に記載する居住空間用球形構造体の開口部を構築するための輪状開口基材。
【請求項４】
中央部に開口を有する輪状基板の片面の開口周辺部に、長尺板材の板厚だけ直径の小さい案内曲面を有するクロス型案内体を開口周辺部に長尺板材に対応して配設してなる案内枕部が形成してあり、
長尺板材の端部を、当該案内枕部の案内曲面に添って、前記開口を塞がないように固着することにより、構造力学的強度の劣化しない開口部を有する球形フレームが形成できるようにしたことを特徴とする請求項２に記載する居住空間用球形構造体の開口部を構築するための輪状開口基材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人間のための最小限の生活空間を球体により提供することを発想し、そのための比較的狭小な球形構造体を実現するための開口部を有する球形構造体の製造方法と、そのような居住空間用球形構造体の開口部を構築するための輪状開口基材に関する。
【０００２】
本発明は、狭小な球形の居住空間を独立した建物として提案することにより、これをプライベートな個室として使ったり、小人数での会合や食事用の小室として使ったり、仕事の場として使ったり、又は物を収納する小屋として使うなど、従来なかった新しい生活習慣や居住環境やサービス提供環境などが生まれることを目指すものである。
【背景技術】
【０００３】
従来、人間のための最小限の居住空間を提供するものとしては、登山やキャンプのときのテント、キャンピングカーなど、非日常的な道具として存在しているだけであった。本発明者は、日常生活の中に自由に利用できる最小限の生活空間が建物としてあってもよいのではないかと発想し、それを理想的な建物といわれている球形構造体として提供できる方法について研究開発した。
【０００４】
本来、建物は、直方体、円錐、円筒、球など様々な立体を組み合わせて空間を囲い形造られるものである。その建物の形は、建物の用途、デザイン、環境との調和などによって決められるが、現実には建て易さと、コスト等の理由から、そのほとんどは直方体を基本として造られているのが現状である。
【０００５】
理論的には、球形の建物が自然界の法則に合った理想的な建物とされている。その理由は、球形が同じ体積の空間を最も小さな表面積で囲うことができる合理的な立体であり、構造力学的にも強いうえ、その内部の球形空間は省エネルギー、高断熱性、高気密性など住環境を整えるに適した機能性に富んでいるからである。
【０００６】
しかし、人が使う建物として球形を採用しているのはまれである。特に小型の全球形の建物というのは、殆ど見当たらない。なぜなら球面構造は平面では形成出来ないこと、球面構造を設計するのがややこしくて複雑なこと、球形を造るためには資材を常に適正な曲線や曲面状に加工する必要があるが、その手間がかかり大変だからである。
【０００７】
従来より、建物として外観上屋根構造を球面様構造にしたドーム状建造物や、屋根だけを部分的にアーチ状にしたアーチ状建造物が、各地で建設されている。しかし、当該ドーム状建造物は決まって大型の大空間構造物であり、アーチ状建造物は、屋根の部分だけアーチ状に形成しているが側部は円筒形状の壁面と組合わせてなる円塔状建物であることが多い。しかもドーム状建造物は正確には球曲面ではなく、多数の三角形、五角形、六角形等の平面の集合体という近似的球面構造物であることが多い。実際のドーム状建造物がこのように平面の集合体である近似的球面構造物なっているのは、球面構造を設計するのが複雑であるうえ、資材を適正な曲線や曲面状に加工するのが大変だからである。
【０００８】
建築家Ｒ・バックミンスター・フラー博士は、このような球形建物のすばらしさに着目しながら、その構築の困難性と力学的強度を考慮して、直線と平面で構成される三角形を基本構成として使って、球に近い形を造れば簡単に効率よくドーム状建物として建造できることを提案した。このような近似的な球体形成方法を一般には、「フラードーム（フラー博士の提案したドーム）」または「Geodesic Dome(測地線ドーム)」と称されている。当該「フラードーム」または「Geodesic Dome(測地線ドーム)」とは、球面上の任意の3点を頂点とする三角形で構成された球に内接する多面体構造物である（以下フラードームと称する）。
【０００９】
当該「フラードーム」の原理は、図１６に示すように、すべての面が同じ形をしている立体で、できるだけ球形に近い空間を造るために、正三角形多面体にするというものである。具体的には、図１６（イ）に示すように当該正２０面体を近似的球形の基本形としたのである。なぜなら、正２０面体の場合、すべての面に無駄が無く、外力に対して最も強い形である「正三角形」で構成できているからである。しかも、当該正２０面体は、オルタネート分割（辺に平行な線で分割する方法）又はトリアコン分割（頂点と辺をつなぐ線で分割する方法）によって、すべての面を多数の正三角形の正多面体に分割することができる特性がある。図１６（ロ）は、正１８０面体にオルタネート分割したものであり、図１６（ハ）は、正３４０面体にオルタネート分割したものである。このように三角形多面体の分割数を多くすればするほど、球形に近い形状にすることができるのが特徴である。しかも図１６（二）に示すように、半曲面ドームにしたり、接続している正三3角形毎に開口部を穿設することも容易であり、多様な態様での応用が可能であるため、「フラードーム」の原理を利用したドーム状建造物が各地で採用され普及している。
【００１０】
従来の特許情報としても、ほぼ全球形状の建物というのは少なく、ほとんどが球体の一部曲面をカットして使用するドーム屋根構造物である。しかもこれらのドーム屋根構造物は、フラードームの構築方法を応用した三角形や五角形や六角形のブロックを基本資材として、これを集合させ球形近似の多面体構造物に構築されている場合がほとんどである。このように多面体構造物である場合、隣接する各ブロックの厚みのある継ぎ目部分の防水を実現することが難しく、これが施工時に解決しなければならない困難な技術的課題となっている。
【００１１】
例えば、特許公開平１１−６２００３号のドームの構築方法は、ドームの構築方法に関するものであって、曲面を有し、同じ辺長の六角形ブロックＡと五角形ブロックＢを組み合わせて、球体近似構造物を構築することを特徴とする、ドームの構築方法である。これは、作業性の良い安価なドームの構築方法である（図１７）。しかし、この方法もブロック集合体方式のものであり、本来多面体構造物である。もし、この方法により滑らかな球形面にしようとすると、前もって各ブロックに適切な球曲面を形成した資材を製造しておかなければならないのが技術的に非常に難しいうえ、集合する際の各ブロックの接合部を防水処理するのに手間がかる等の難点がある。
【００１２】
特許公表２００２−５４２４１０号は、半円球形状のドーム構造物として、その支持構造が記載されている。これは少なくとも一つの上部リング部材Ｄと当該上部リング部材の直径よりも大きい直径を有する下部基礎Ｅと、上部リング部材Ｄから下方に延在する初めは真直ぐなワイヤー状の複数の線状部材Ｆ，Ｆとからなり、当該線状部材Ｆ，Ｆのそれぞれが上部リング部材Ｄと下部基礎Ｅとの間に固設されている。この細長いワイヤー状の線状部材Ｆ，Ｆは、初めは真っ直ぐに固設されているが、後でこれを弾性変形して、上部部材と下部基礎との間でほぼＳ字型の格子形状をなすものである（図１８）。しかし、このように弾性変形する細長いワイヤー状の線状部材Ｆ，Ｆでは、力学的強度が不足しており、建物の梁としての機能は果たすことができないので、耐侯性と耐震性の要求される建物としての堅牢さを確保するのが難しいと考えられる。また、細長い真直ぐな線状部材Ｆ，Ｆを上部部材と下部基礎との間に真っ直ぐに固設したうえ、ほぼＳ字型になるよう変形したとしても、球形を作ることはできず、上部部材と下部基礎との間で笠形の網状支持構造物を構築するにすぎないものである。
【００１３】
その他、前記フラードームの理論を応用したドーム構造屋根を構築する先行技術例として、特許公表２０００−５１７０１5号「二重網状組織ドーム構造」（図１９）などがある。これはドーム構造の屋根を有する構造物を構築するものであるが、屋根の部分だけ曲面様Ｇに構成されているが、側面部や下面部まで曲面状になっているものではないため、本発明のように比較的小さい球形構造体を構築できる技術ではない。しかも、これらの発明は、三角形（平面）が集合した多面体構造物Ｈで構成された球形様構造物であって、球曲面で構成された滑らかな球形構造物ではない。
【特許文献１】特許公開平１１−６２００３号特許公表２００２−５４２４１０号特許公表２０００−５１７０１５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、従来なかった人間のための最小限の生活空間を球形構造体の建物として提供するための技術である。生活空間のための球形構造体であるからには、出入口と窓がなければならないし、厳しい自然環境の変化に耐え得る堅牢さが必要であり、表面は防水の下地と断熱のために滑らかな球形面に構成される必要がある。その他、身近な生活空間とするための球形構造体を構成する資材は、出来るだけ入手し易い工業製品であること、輸送や組み立てが容易な資材であることが望ましい。
【００１５】
本発明は、このような要請を満足させる人間のための最小限の生活空間を提供する建物として球体を選定した。その理由は次ぎの通りである。
【００１６】
（1）球形の建物は、最小限の建築材料で、最も広い居住空間を確保できる。従って、少ない建築材料で軽量に構築することができるし、経済的に効率よく広い空間を構築することができる。
【００１７】
（2）球形の建物は、構造力学的に強い強度をもち、耐候性と耐震性に優れている。つまり、球形の建物は、上から潰そうとする垂直方向の圧力に強いだけでなく、地震や風圧など横方向の外力に対しても強いうえ、基礎に大きな力がかかることもない。また、雪が積った時のように部分的に加わる圧力もその多くの力を周囲に分散伝達して耐えるため、力学的に強い強度をもち、厳しい自然環境の変化にも耐え得る堅牢なものとなる。
【００１８】
（3）球形空間は、住環境の快適性を得ることができるという機能性に優れている。球形空間は、表面積が小さく内部ボリュームが大きいのでエネルギー消費を３０％〜５０％節約でき、夏涼しく冬暖かい優れた省エネルギー効果を発揮するし、開放的な室内空間は音響効果も優れている。また、接合部が少なく高機密なため、内部の熱が逃げにくいメリットがある。このように球形空間は、住環境の快適性を得るのに優れた機能を有しているといえる。
【００１９】
しかし、球形構造体の建物にしようとすると、次のような問題点や技術的課題があることを考慮する必要がある。第１に、理論上球体面は平面では形成出来ないので、球形を造るための資材を適正な曲線や曲面に設計し、加工しなければならないが、これが難しく手間もかかるので、どうしても建設コストが高くなる。
【００２０】
第２に、球形構造体は、外圧を周囲に分散伝達して耐えるため完全球体の場合には構造力学的には強い強度を有しているが、その球形のどこか一部に開口部を設けると、その部分の力学的弱化が周囲に分散伝達して外圧を開口部で支えきれなくなり、球形構造体としての構造力学的強度は大きく劣化することになる。このため、開口部を有する球形構造体は、建物としての耐候性や耐震性に不安が生じることになる。
【００２１】
本発明は、上記のような球形構造体の有する長所を活かすとともに、その欠点を克服して、デザイン的に美しく堅牢な開口部を有する球形構造体を簡単に造る方法を開発したものである。
【００２２】
本発明者は、これまで業界では考えられなかった３次元曲面を有する構造体を建物としていろいろ創造してきた。その経験から本来単純な平面材である可堯性を有する長尺板材には面白い特性と機能があることを見出した。つまり、可堯性を有する長尺板材は、これを並べれば２次元平面を作るが、これに曲げと捻りを加えれば３次元曲面の構成部材とすることが出来る。部材のもつこのような機能を可及的に引き出すことによって、従来考えられなかった３次元曲面を有する構造体を作る可能性がある。このような知見に基づき、可堯性を有する長尺板材に曲げと捻りを加えることによって従来製造が困難とされていた滑らかな球形構造体を容易に形成することができること、その球形構造体は厳しい自然環境の変化にも耐え得る堅牢な構造体になること、それは居住環境が優れた建物になることに着目して、これを具現化するための研究開発に努めた。
【００２３】
本発明は、上記の目的を達成するために、まず第１に、可堯性を有する長尺板材を主要資材として用いることとした。この可堯性を有する長尺板材は、湾曲させるとともに捩れさせることにより、円滑な球曲面を形成することに着目して、この一対の輪状開口基材の間に可堯性を有する長尺板材をアーチ状に捻り湾曲しながら３６０度の方向に架構することにより球形体を形成するようにした。更に、当該長尺板材を交差アーチ状に架構して菱形構造を形成することにより力学的強度を高めるようにすることを基本的構成とした。しかも、当該可堯性を有する長尺板材は、フラットなバー状のものであり、比較的容易に入手することができるうえ、その持ち運びが容易であるという点でも、本発明の要請に適合する資材である。
【００２４】
第２に、本発明の球形構造体に開口を設けても構造力学的減衰を最小限に抑え、且つ長尺板材の固着端部まで円滑な球面体を形成するために、主要資材として輪状開口基材を開発することとした。当該輪状開口基材は、長尺板材の端部が、球曲面を維持しながら固着できるようにしたことと、当初より長尺板材とは区別した部材として開口が設けられていて、開口に伴う構造力学的減衰を心配する必要がないように構成した。
【００２５】
本発明は、上記のように可堯性を有する長尺板材と新たに開発した輪状開口基材を組み合わせることにより技術的課題を解決し、美しい球形面を有する球形構造体を具現化し、これが厳しい自然環境に充分耐えることのできる堅牢さを備えているとともに、出入口や窓を設けることの出来る開口部を有しており、それによって住環境にすぐれた比較的狭小な球形の居住空間を構成することができるようにしたものである。しかも、そのような球形の居住空間を簡単に且つ経済的に提供することができるようにしたものである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
特許を受けようとする第１発明は、相対応するように配設した一対の輪状開口基材の間に複数の可堯性を有する長尺板材を交差アーチ状に架構して球形軸極部分に一対の開口部を有する球形フレームを形成し、その球形フレームの外周に外壁材を取り付けて開口部を有する球形構造体を構築する方法において、前記輪状開口基材は、中央部に開口を有する輪状基板の片面の開口周辺部に、長尺板材の端部を固着したとき球曲面を形成する案内曲面を有する案内枕部を設けて成るものを用意し、当該一対の輪状開口基材を、製造しようとする球形の軸極となる位置にその球形の直径寸法の間隔だけ離して相対応するように配設し、その輪状開口基材の案内枕部が互いに外側を向くようになし、そのうえで相対応するように配設した輪状開口基材の間に複数の可堯性を有する長尺板材を捻り湾曲しながら交差アーチ状に架構して球形フレームを形成するが、その際、当該複数の長尺板材の両端部を、配設したそれぞれの輪状開口基材の開口周辺部に、その開口を塞がないようにしながら、輪状開口基材の案内枕部に添って、複数の長尺板材を交互に左方向・右方向に所定の傾斜角度をもって固着し、それによって固着された長尺板材が菱形格子構造を形成しながら端部まで球形面を形成するようになすとともに、配設した輪状開口基材の部分に一対の開口部を有する球形フレームを形成し、当該球形フレームの外周に外壁材を取り付けて滑らかな球形を構築するようにしたことを特徴とする開口部を有する居住空間用球形構造体の製造方法である。
【００２７】
当該第１発明は、開口部を有する居住空間用球形構造体の製造方法である。本発明の特徴は、まず、第１に、可堯性を有する長尺板材と一対の案内枕部を有する輪状開口基材を主要部材として用意したことである。特に、本発明では、案内枕部を有する輪状開口基材を新たに開発したことが大きな特徴である。
【００２８】
まず、可堯性を有する長尺板材を本発明の主要部材にしたのは、それ自体加工成形が容易な直線状の板材で、これを並べれば２次元平面を造ることができるが、これに曲げと捻りを加えれば、３次曲面の構成部材とすることができる特性のあることに着目したからである。このように、可堯性を有する板材のもつ機能を最大限引き出すことにより、円滑な球曲面を有する球形構造体を造るようにしたものである。可堯性を有する長尺板材とは、木質製板材、合板材、集成材、金属製板材などのいずれでも良いこと勿論である。更に、当該長尺板材は、平面状の細長い薄板材で軽量であり、揃えて纏めれば持ち運びが簡単になるし、アーチ状に捻り湾曲させる度合いを容易に調整できるので、取り扱いが簡単となる。
【００２９】
次に、新しく開発した主要部材の輪状開口基材は、中央部に開口を有する輪状基板の片面の開口周辺部に、長尺板材の端部を固着したとき球曲面を形成する案内曲面を有する案内枕部を設けてなるものである。当該輪状開口基材の基本発明は、第２発明であり、その具体的実施態様は第３発明、第４発明がある。この輪状開口基材は、球形構造体の開口部に出入口と窓を構成するためのものである。従来、比較的小さな球形構造体に開口部を設けると、外力を支持しようとする球形全体の力学的強度が大きく減衰してしまうので、力学的強度を維持しながら開口部を形成することは難しいとされていた。そこで、長尺板材をアーチ架構して固定する部材と関係なく、前もって開口を有する輪状開口基材を用意し、長尺板材がその開口を塞がないように固定することにより、耐久力を強めることはあっても低下させることのない開口部を確実に形成することにしたものである。
【００３０】
第２に、当該一対の輪状開口基材の間に可堯性を有する長尺板材を捻り湾曲しながら交差アーチ状に架構して、滑らかな球形面を造ったことが特徴である。球形構造体は、小型になればなるほど球曲面の曲がりが大きくなってその円滑で美しい球形を構築するのが難しくなる。本発明は、この困難とされている小形の球形構造体を造るのに可堯性を有する長尺板材を捻りながら湾曲させて球曲面を形成するように複数本の長尺板材を交差アーチ状に架構して球形フレームを形成するようにした。しかも、当該長尺板材を交差アーチ状に架構したのは、球面上で交差させることにより菱形網目構造を構成し、力学的強度を強めて耐力を向上させるためである。なお、本発明において製造する比較的小型の球形構造体というのは、具体的には、直径約２ｍ〜１０ｍ位の球形構造体のことである。
【００３１】
第３に、その長尺板材の端部を輪状開口基材の案内枕部に添って固着することにより、美しく堅牢な開口部を有する球形フレームを形成するようにしたことが特徴である。具体的に輪状開口基材を用いた開口部の構築方法は、長尺板材の端部を前記案内枕部の案内曲面に添って当該開口を塞がないように固着する。その際、基端部が固着された長尺板材は、交互に左方向・右方向に傾斜角度をもった放射状に延出して菱形格子構造を形成させ、その長尺板材を捻り湾曲しながら交差アーチ状に架渡する。このように、事前に開口と案内枕部を有する輪状開口基材を新たに創造し、これを利用して長尺板材を捻り湾曲しながら交差アーチ状に架渡し、その端部を案内枕部に添って固着することにより、球形の軸極部分に一対の開口部を有しながら滑らかな球曲面を有する球形フレームを形成するようにしたものである。これによって、従来製造困難とされていた美しい球面体で堅牢な開口を有する球形構造体を簡単に具現化することができたのである。
【００３２】
本発明によって製造された球形フレームは、その外周面に曲面を有する外壁材又は曲面状に変形し得る外壁材を取り付けるだけで簡単に全球形状の建造物を構築することができる。しかも、このようにして出来る全球形状の建造物は、外殻面を構成する基本部分が凹凸のない滑らかな曲面となるため、防水工事が簡単になるうえ、薄肉梁により構築された球形構造体となるため、広い球形空間を形成できる。その結果、本発明により簡単にデザイン的に美しく、堅牢で、効率的に居住空間を構築することができることになった。
【００３３】
特許を受けようとする第２発明は、中央部に開口を有する輪状基板の片面の開口周辺部に、長尺板材の端部を固着したとき球曲面を形成する案内曲面を有する案内枕部が設けてあり、長尺板材の端部を、当該案内枕部の案内曲面に添って開口を塞がないように固着することにより、構造力学的強度の劣化しない開口部を有する球形フレームが形成できるようにしたことを特徴とする居住空間用球形構造体の開口部を構築するための輪状開口基材である。
【００３４】
当該第２発明は、居住空間用球形構造体の開口部を構築するための輪状開口基材の基本発明である。中央部に開口を有することと、案内曲面を有する案内枕部が設けられていることが特徴である。これによって構造力学的強度のある開口部と、長尺板材が端部まで球曲面を簡単に造れるようにするものである。
【００３５】
特許を受けようとする第３発明は、中央部に開口を有する輪状基板の片面の開口周辺部に、長尺板材の板厚分だけ直径の小さい案内曲面を有する輪状凸部からなる案内枕部を設けてあり、前記長尺板材の端部を、当該案内枕部の案内曲面に添って開口を塞がないように固着することにより、構造力学的強度の劣化しない開口部を有する球形フレームが形成できるようにしたことを特徴とする第２発明に記載する居住空間用球形構造体の開口部を構築するための輪状開口基材である。
【００３６】
特許を受けようとする第４発明は、中央部に開口を有する輪状基板の片面の開口周辺部に、長尺板材の板厚だけ直径の小さい案内曲面を有するクロス型案内体を開口周辺部に長尺板材に対応して配設してなる案内枕部が形成してあり、長尺板材の端部を、当該案内枕部の案内曲面に添って、前記開口を塞がないように固着することにより、構造力学的強度の劣化しない開口部を有する球形フレームが形成できるようにしたことを特徴とする第２発明に記載する居住空間用球形構造体の開口部を構築するための輪状開口基材である。
【００３７】
前記第３発明と第４発明とは、第２発明の実施態様であり、案内枕部の構成に相違点があるものである。
【発明の効果】
【００３８】
第１発明は、可堯性を有する長尺板材を用いてこれを湾曲させることにより円滑な球曲面を有する球形を形成することができ、輪状開口基材を用いることにより美しく堅牢な開口部を確保することができる。また、一対の輪状開口基材の間に前記可堯性を有する長尺板材をアーチ状に捻り湾曲しながら架構固定するだけで、従来製造が困難であるとされていた開口部を有する小形の球形構造体を簡単に形成することができるようになった。しかも、こうして出来た球形構造体は、長尺板材を交差アーチ状に架構固定し、菱形網目構造を形成することにより力学的強度を高めることができるようになった。そのうえ開口部を有していながら堅牢さを維持した居住用空間を有する球形構造体を具現化できたのである。
【００３９】
その結果、第１発明により、自然に適合する美しいデザインの球形構造体を製造することができるようになった。しかも、この球形構造体は、雨・風・雪に耐えることができ、温度変化に対応できるなどの耐候性があり、地震にも強いなど、厳しい自然環境に耐えられる堅牢さを備えている。しかも、その内部にできる球形空間は、省エネルギー、高気密性、音響効果の優秀性などを有しており、住環境にすぐれた比較的狭小な居住空間を有する球形構造体となすことができた。
【００４０】
第２発明〜第４発明は、中央部に開口を有し開口周辺部に案内枕部を設けた輪状開口基材であるが、これを用いることにより、長尺板材の固着端部まで滑らかな球曲面を確実に形成するとともに、開口部を有していても構造力学的強度の劣化しない球形フレームを簡単に製造できるようにしたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
本発明は、相対応するように配設した一対の輪状開口基材の間に複数の可堯性を有する長尺板材を交差アーチ状に架構して球形軸極部分に一対の開口部を有する球形フレームを形成し、その球形フレームの外周に外壁材を取り付けて開口部を有する球形構造体を構築する方法に関する技術である。
【００４２】
まず、可堯性を有する長尺板材として木質積層板（集成材）を用意するとともに、輪状開口基材として、中央部に開口を有する輪状基板の片面の開口周辺部に、長尺板材の端部を固着したとき球曲面を形成する案内曲面を有する案内枕部を設けて成るものを開発して用意した。
【００４３】
そのうえで、一対の輪状開口基材を、製造しようとする球形の軸極となる位置にその球形の直径寸法の間隔だけ離して相対応するように配設し、その輪状開口基材の案内枕部が互いに外側を向くように調整する。
【００４４】
次に、相対応するように配設した輪状開口基材の間に複数の可堯性を有する長尺板材を捻り湾曲しながら交差アーチ状に架構して球形フレームを形成した。
【００４５】
その際、当該複数の長尺板材の両端部を、配設した輪状開口基材の開口周辺部に、その開口を塞がないようにしながら、輪状開口基材の案内枕部に添って固着した。長尺板材を交差アーチ状に架構するために、複数の長尺板材を交互に左方向・右方向に所定の傾斜角度をもって固着した。
【００４６】
そうすると、固着された長尺板材が菱形格子構造を形成しながら端部まで球形面を形成することができるとともに、配設した輪状開口基材の部分に一対の開口部を有する球形フレームを形成することができた。
【００４７】
このように形成された球形フレームは、その外周に外壁材を取り付けるだけで、滑らかな球形構造体を構築することができるし、開口部を有していても、構造力学的強度の劣化しない居住空間用球形構造体となる。
【実施例１】
【００４８】
以下、本発明に係る開口部を有する居住空間用球形構造体の製造方法を図示実施例に基づいて説明する。まず、本発明の図示実施例を示す図面について説明する。
【００４９】
図１は、本発明に係る開口部を有する居住空間用球形構造体を台座に設置した状態を示す前方の斜視図であり、図２は、同居住空間用球形構造体を台座に設置した状態を示す後方の斜視図であり、図３は、同居住空間用球形構造体を台座に設置構築した状態を示す正面図である。
【００５０】
図４は、本発明に係る開口部を有する居住空間用球形構造体を形成するための球形フレームを台座に設置した状態を示す側面図であり、図５は、本発明に係る居住空間用球形構造体を形成するための球形フレームの斜視図である。
【００５１】
図６は、本発明に係る居住空間用球形構造体を形成するための球形フレームの構成を示す正面図であり、図７は、本発明に係る居住空間用球形構造体を台座に設置した状態の構成を示す縦断説明図である。
【００５２】
図８は、球形フレームを組み立てるための主要部材である一対の輪状開口基材と、複数の可堯性を有する長尺板材と、固定金具とを示す斜視図である。
【００５３】
図９は、球形フレームを組み立てるための輪状開口基材の一実施例であり、図１０は、同輪状開口基材の他実施例である。
【００５４】
図１１は、図１０に示した輪状開口基材を構成する中央部に開口を有する輪状基板の構成部材とその組み立て状態を示す斜視図である。図１２は、図１０に示した輪状開口基材を構成するクロス型案内体の構成部材とその組み立て状態を示す斜視図であるり、図１３は、当該クロス型案内体の案内枕部における案内曲面に添って長尺板材の端部を固着した状態を示す斜視図であり、図１４は、同様にクロス型案内体の案内枕部における案内曲面に添って長尺板材の端部を固着した状態を示す平面図であり、図１５は、図１０に示した輪状開口基材を用いて開口部を形成した際の縦断説明図である。
【００５５】
図１６（イ）〜（ニ）は、フラードームの原理と態様を示す説明図であり、図１７は、特許文献の特許公開平11−62003号の発明内容を示す説明図であり、図１８は、特許文献の特許公表2002−542410号の発明内容を示す説明図であり、図１９は、特許文献の特許公表2000−517015号の発明内容を示す説明図である。
【００５６】
本発明は、人間のための最小限の生活空間を球体により提供することを提案し、そのための比較的狭小な球形構造体を実現するための開口部を有する居住空間用球形構造体を開発した。
【００５７】
図１〜図３は、その居住空間用球形構造体１の実施例を示す説明図である。当該球形構造体１は、球形軸極部分に一対の開口部４，４を有する球形フレーム５の外周に外壁材６や図示しない断熱材を取り付けて円滑な球形状にしたものである。当該球形構造体３内は、図７に示すように、床面１１を形成するとともに、開口部４の一方を出入口４ａとなし、他方の開口部４を窓４ｂとなるように構造的に形成して、居住用空間として使用できるようにした建築物である。
【００５８】
図４〜図６は、球形構造体１を構築する基礎になる球形フレーム５の実施例を示す説明図である。当該球形フレーム５は、造ろうとする球形の軸極となる部分に相対応するように配設した一対の輪状開口基材２、２の間に複数の可堯性を有する長尺板材３，３，…を交差アーチ状に架構して球形軸極部分に一対の開口部４，４を有する球形フレーム５を形成したものである。その球形フレーム５の外周に外壁材６を取り付けて円滑な球形にしたのが開口部４，４を有する居住空間用球形構造体１である。
【００５９】
本発明は、このような開口部４，４を有する球形構造体１を製造する方法である。
【００６０】
まず第一工程として、主要部材として、可堯性を有する長尺板材３と新たに開発した輪状開口基材２と固定金具９とを用意する。
【００６１】
当該可堯性を有する長尺板材３，３…は、肉薄で細長い平面状の板材で軽量であり、揃えて纏めれば持ち運びが簡単になるし、アーチ状に捻りと湾曲が可能なものである。当該長尺板材３，３…は、木質製板材、合板材、集成材、金属製板材などのいずれでも良い。本実施例では、木質積層板（集成材）を採用することとしたが、その理由は、次のような利点があるからである。（イ）木質積層板は、可堯性を有しており、簡単に捻り湾曲しながらアーチ状に湾曲させることができる。（ロ）木材はその力学的性質として、軽量で単位重量当りの強度が鉄や、コンクリートより強く、建物の軽量化が可能で、運搬や施工も容易になるので、取り扱い易く、コストダウンが可能となる。（ハ）木材は、断熱性に優れ、夏は涼しく、冬暖かいうえ、調湿能力に優れており、湿度の高い時は水分を吸収し、温度の変かがあっても結露を防ぐので、建築材料として日本の気候風土に適している。（二）木材は、人間の不快感を伴う高音部と低音部を吸収する働きがあり、程よい音響空間をつくるうえ、木材の有するやわらかさは心を落ち着かせてきれるので、居心地を良好にしてくれる。（ホ）木質は、塩分、薬品に強く、管理に留意すれば古代建築で実証するように半永久的な耐久性を実現することが可能である。（ヘ）集成材は、厚み、長さ、方向に自由に接着調整できるため、長大材や湾曲材を製造することができ、自由なデザインを必要とする強度の部材を容易に供給できる。（ト）積層材は、天然木が有する大節、割れなどの欠点を除き、積層することにより、品質を均一化し、強度性能を高めることができる。（チ）湾曲集成材用としてひき板を長尺板材３，３…として採用する場合は、湾曲部の最小曲率半径から１０〜４０ｍｍの厚さが利用可能である。尚、利用度の高い比較的小径の球形面を作るのには１５〜２０ｍｍ程度の厚さのものが適している。
【００６２】
次に、主要部材である当該輪状開口基材２は、図９、図１０に示すように中央部に開口８ａを有する輪状基板８の片面の開口周辺部に、長尺板材３の端部を固着したとき球曲面を形成する案内曲面７ａを有する案内枕部７が設けているものである。球形フレーム５は、輪状開口基材２を用いて、これに長尺板材３，３，…の端部を、当該案内枕部７の案内曲面７ａに添って開口８ａを塞がないように固着することにより、構造力学的強度の劣化しない開口部４，４を有する球形フレーム５が形成できるようにしたことを特徴とする居住空間用球形構造体１の開口部４，４を構築するための主要資材である。
【００６３】
当該輪状開口基材２の実施例２は図９に示したものであり、他の実施例３は図１０に示したものである。
【実施例２】
【００６４】
図９に示した輪状開口基材２の実施例は、中央部に開口８ａを有する輪状基板８の片面の開口周辺部に、長尺板材３の板厚分だけ直径の小さい案内曲面７ａを有する輪状凸部７ｂからなる案内枕部７が設けられている。この輪状開口基材２を用いて前記長尺板材３の端部を、当該案内枕部３の案内曲面７ａに添って開口８ａを塞がないように固着することにより、構造力学的強度の劣化しない開口部４を有する球形フレーム５が形成できるのである。
【実施例３】
【００６５】
次に、図１０に示した輪状開口基材２の実施例３は、中央部に開口８ａを有する輪状基板８の片面の開口周辺部に、長尺板材３，３，…の板厚だけ直径の小さい案内曲面７ａを有するクロス型案内体１０を長尺板材３，３，…に対応して配設してなる案内枕部７が形成してあるものである。この輪状開口基材２を用いて長尺板材３，３…の端部を、当該案内枕部７の案内曲面７ａに添って、前記開口８ｂを塞がないように固着することにより、構造力学的強度の劣化しない開口部４，４を有する球形フレーム５が形成できるのである。
【００６６】
図１０に示した実施例３に係る輪状開口基材２は、次のようにして製造した。まず、輪状基板８は、図１１に示すように半円弧状の薄板８ｂを４枚用意し、その薄板２枚を突合わせて２組の輪体を作り、そのできた２組の輪体の突合せ目を９０度ずらして積層したうえ、その積層部分を接着剤で接着して一体化することにより積層板状の輪状基板８を製造した。また、前記クロス型案内体１０は、図１２（イ）に示すように、上面に案内曲面７ａを有し、且つ下部に嵌合凹部１０ａが穿設されている上クロス部材１０ｃと、上面に案内曲面７ａを有し、且つ上部に嵌合凹部１０ｂが穿設されている下クロス部材１０ｄとを形成しておき、図１２（ロ）に示すように、当該上クロス部材１０ｃと下クロス部材１０ｄとの嵌合凹部１０ａ，１０ｂを嵌合しあってクロス型案内体１０を組み立て形成する。そのうえで、中央部に開口８ａを有する前記輪状基板８の片面の開口周辺部に、前記クロス型案内体１０を所定の間隔をおいて長尺板材３，３，…の数だけ配設固着して案内枕部７を形成し、これによって輪状開口基材２を完成させる（図１０）。
【００６７】
当該案内枕部７を図１０に示したクロス型案内体１０を用いて形成すると、図１３、図１４に示すようにそのクロスした案内枕部７の案内曲面７ａに添って長尺板材３，３，…を異なる２方向に向けて円滑に延出固着することができる。これによって複数の長尺板材３，３，…を交差アーチ状に架構することができるし、当該長尺板材３，３，…の端部まで美しい球曲面を形成しながら確実に固定することができることになる。
【００６８】
以下、こうして出来た輪状開口基材２を一対相対応するように配設したうえ、その相対応する輪状開口基材２，２の間に複数の可堯性を有する長尺板材３，３，…を捻り湾曲しながら交差アーチ状に架構する。その際、図６に示すように架構する複数の長尺板材３，３，…の両端部を、相対応するように配設した輪状開口基材２，２の開口周辺部に、その開口８ａを塞がないようにしながら、輪状開口基材２の案内枕部７に添って、複数の長尺板材３，３，…を交互に左方向・右方向に所定の傾斜角度をもって架設する。
【００６９】
具体的には、図６に示したように一対の相対応する輪状開口基材２，２に対して最短方向の直角ではなく、所定の角度の付いた放射状に長尺板材３，３，…を架構したものである。図示実施例の場合は、一対の相対応する輪状開口基材２，２に取付け位置が18箇所ある場合に、左右ともそれぞれ５／１８ずつずらした取付け位置に長尺板材６，6，…を架構固定することにより、交差アーチ状を形成するようにした。これによって、一対の口部２，２を有する球形フレーム１が形成されることになった。こうして出来る球形フレーム１は、滑らか球曲面の下地となる湾曲した薄肉梁となりながら菱形網目構造を構成する構造体となる。
【００７０】
図１５は、図１０に示した実施例３に係る輪状開口基材２を用いて本発明に係る球形構造体１の開口部４を形成した状態を示す縦断側面図である。
【００７１】
第２工程：このように用意した主要部材の輪状開口基材２と可堯性を有する長尺板材３，３，…を用いて次のようにして球形フレーム５を構築する。まず、輪状開口基材２を一対、製造しようとする球形の軸極となる位置にその球形の直径寸法の間隔だけ離して相対応するように配設する。そのうえで輪状開口基材２の案内枕部７が互いに外側を向くようにする。
【００７２】
第３工程：次に、相対応するように配設した輪状開口基材２の間に複数の可堯性を有する長尺板材３，3，…を捻り湾曲しながら交差アーチ状に架構して球形フレーム５を形成する。それによって固着された長尺板材が菱形格子構造を形成しながら端部まで球形面を形成するようになす。
【００７３】
具体的には、図６に示すように架構する複数の長尺板材３，３，…の両端部を、相対応するように配設した輪状開口基材２の開口周辺部に、その開口を塞がないようにしながら、輪状開口基材２の案内枕部７に添って、複数の長尺板材３，３，…を交互に左方向・右方向に所定の傾斜角度をもって固着する。具体的には、図８に示した一対の相対応する輪状開口基材２に対して最短方向の直角ではなく、所定の角度の付いた放射状に長尺板材３，３，…を架構したものである。図示実施例の場合は、一対の相対応する輪状開口基材２，２に取付け位置が18箇所ある場合に、左右ともそれぞれ５／１８ずつずらした取付け位置に長尺板材３，３，…を架構固定することにより、交差アーチ状を形成するようにした。
【００７４】
それによって固着された長尺板材３，３，…が菱形格子構造を形成しながら端部まで凹凸のない滑らかな球形面を形成するようになすとともに、配設した輪状開口基材２，2の部分に一対の開口部４，４を有する球形フレーム５を形成する。同時に、こうして出来る球形フレーム５は、滑らか球曲面の下地となる湾曲した薄肉梁により菱形網目構造を構成する構造体となっている。
【００７５】
第４工程：当該球形フレーム５の外周に外壁材６を取り付けて滑らかな球形を構築するようにしたことを特徴とする開口部４，４を有する居住空間用球形構造体の製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明に係る開口部を有する居住空間用球形構造体を台座に設置した状態を示す前方の斜視図である。
【図２】本発明に係る本発明に係る開口部を有する居住空間用球形構造体を台座に設置した状態を示す前方の斜視図である。
【図３】本発明に係る居住空間用球形構造体を台座に設置構築した状態を示す正面図である。
【図４】本発明に係る開口部を有する居住空間用球形構造体を形成するための球形フレームを台座に設置した状態を示す側面図である。
【図５】本発明に係る居住空間用球形構造体を形成するための球形フレームの斜視図である。
【図６】本発明に係る居住空間用球形構造体を形成するための球形フレームの構成を示す正面図である。
【図７】本発明に係る居住空間用球形構造体を台座に設置した状態の構成を示す縦断説明図である。
【図８】球形フレームを組み立てるための主要部材である一対の輪状開口基材と、複数の可堯性を有する長尺板材と、固定金具とを示す斜視図である。
【図９】球形フレームを組み立てるための輪状開口基材の一実施例である。
【図１０】球形フレームを組み立てるための輪状開口基材の他実施例である。
【図１１】図１０に示した輪状開口基材を構成する中央部に開口を有する輪状基板の構成部材とその組み立て状態を示す斜視図である。
【図１２】図１０に示した輪状開口基材を構成するクロス型案内体の構成部材とその組み立て状態を示す斜視図である。
【図１３】当該クロス型案内体の案内枕部における案内曲面に添って長尺板材の端部を固着した状態を示す斜視図である。
【図１４】同様にクロス型案内体の案内枕部における案内曲面に添って長尺板材の端部を固着した状態を示す平面図である。
【図１５】図１０に示した輪状開口基材を用いて開口部を形成した際の縦断説明図である。
【図１６】（イ）〜（ニ）は、フラードームの原理と態様を示す説明図である。
【図１７】、特許文献の特許公開平11−62003号の発明内容を示す説明図である。
【図１８】特許文献の特許公表2002−542410号の発明内容を示す説明図である。
【図１９】特許文献の特許公表2000−517015号の発明内容を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７７】
１：球形構造体
２：輪状開口基材
３：長尺板材
４：開口部
４ａ：出入口
４ｂ：窓
５：球形フレーム
６：外壁材
７：案内枕部
７ａ：案内曲面
１１：床面
８：輪状基板
８ａ：開口
９：固定金具
１０：クロス型案内体
１０ａ：嵌合凹部
１０ｂ：嵌合凹部
１０ｃ：上クロス部材
１０ｄ：下クロス部材
Ａ：六角形ブロック
Ｂ：五角形ブロック
Ｃ：台座
Ｄ：上部リング部材
Ｅ：下部基礎
Ｆ：線状部材
Ｇ：曲面様
Ｈ：多面体構造物
【図１】
2008240469.tif 000003
【図２】
2008240469.tif 000004
【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】
2008240469.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2008240469.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2008240469.tif 000015
【図１４】
2008240469.tif 000016
【図１５】
2008240469.tif 000017
【図１６】
2008240469.tif 000018
【図１７】
2008240469.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2008240469.tif 000021