(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋根面の一部若しくは全部を、１又は２以上の二重空気膜で覆うと共に、上記二重空気膜を構成する膜材を折り又は撓ませることで屋根の一部若しくは全部を開放可能な開閉式膜屋根構造であって、
上記二重空気膜を構成する膜材は、対向配置されると共に互い接近・離隔可能となっている一対の梁材と、該一対の梁材間を連結する１又は２以上のリンク部材とによって支持され、上記各リンク部材は、上記一対の梁材間が接近するにつれて途中が下方若しくは上方に屈折することで当該一対の梁材の接近・離隔に追従可能となっている開閉式膜屋根構造において、
上記各二重空気膜を構成する上膜材及び下膜材のうち少なくとも上記リンク部材の上記屈折する方向とは反対側に位置する膜材の膜材表面に沿って上記一対の梁材の間の上記梁材と上下で重ならない位置で上記梁材と平行若しくは略平行に延びると共に上記リンク部材に連結して、上記リンク部材が上記屈折するに従って当該屈折方向に引っ張られることで上記二重空気膜を構成する膜材を折り畳み方向に押し付ける１又は２以上の押えケーブルを備えることを特徴とする開閉式膜屋根構造。
【請求項２】
押えケーブルの延在方向に相対移動可能な状態で当該押えケーブルが膜材から離れるのを抑える案内部材を備えることを特徴とする請求項１に記載した開閉式膜屋根構造。
【請求項３】
可撓性を有する繋ぎ材によって、上記二重空気膜を構成する上膜材と下膜材との間を上下に連結することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載した開閉式膜屋根構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、屋根の少なくとも一部を膜材で形成する膜屋根構造に係り、特に、膜材を折り若しくは撓ませることで屋根の一部を開放可能な開閉式膜屋根構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、屋根の全部又は一部が開閉可能となっている大規模な建物が、運動施設や多目的施設等として普及しており、例えば、変形しない屋根材を、固定屋根の開口部分と当該固定屋根の上側若しくは下側の収納位置との間で移動させることにより屋根の一部を開閉可能にしている。
【０００３】
一方、屋根面の一部若しくは全部を膜材で覆う膜屋根構造にあっては、通常、膜屋根部分は開閉不能な構造となっているが、特開２０００−２８２６１６号公報に開示されているように、膜材を一対の梁材で支持させると共に該一対の梁材を接近させて膜材を下側に撓ませて一対の梁材間に折り畳むことで、屋根の一部を開放可能な開閉式の膜屋根構造もある。
【０００４】
このとき、膜材のばたつきや形状安定化のために、上記膜材を二重膜構造とすると共に、その二重膜を構成する上下の膜材間に空気室を形成し、該空気室に空気を圧送して上記空気室内に所定の圧を加えることで膜材に張力を掛けることも考えられる。
なお、二重空気膜としない場合であっても、室内の圧を外圧よりも高く設定することで、膜材に張力を付加して所定の形状を保持する場合もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記開閉式の膜屋根構造にあっては、屋根の一部を開放するために、膜材を支持する一対の梁材を接近させて当該膜材を下側に撓ませて折り畳もうとしたときに、膜材が風によってばたついたり、張力の掛かり方が不均一になったりして、正確に下側へ折り畳まれないことが想定される。正確に折り畳まれない場合には、例えば、膜材の一部が一対の梁材に挟まれて損傷したり、当該梁材の上側に突出した膜材部分がばたついたりして建物の外観を損ねたりする原因となる。
【０００６】
特に、膜材を二重空気膜構造とし、上下の膜間に空気室を形成する場合には上膜材が上方への圧が付与されていることから、この問題が生じやすく、下側の膜材は下側に折り畳まれたが上側の膜材は折り畳まれないなどの不具合が生じるおそれがある。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、開閉可能な膜屋根であっても、膜材のばたつきを抑えつつ確実に膜材を折り畳み可能な開閉式膜屋根構造を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載した発明は、屋根面の一部若しくは全部を、１又は２以上の二重空気膜で覆うと共に、上記二重空気膜を構成する膜材を折り又は撓ませることで屋根の一部若しくは全部を開放可能な開閉式膜屋根構造であって、
上記二重空気膜を構成する膜材は、対向配置されると共に互い接近・離隔可能となっている一対の梁材と、該一対の梁材間を連結する１又は２以上のリンク部材とによって支持され、上記各リンク部材は、上記一対の梁材間が接近するにつれて途中が下方若しくは上方に屈折することで当該一対の梁材の接近・離隔に追従可能となっている開閉式膜屋根構造において、
上記各二重空気膜を構成する上膜材及び下膜材のうち少なくとも上記リンク部材の上記屈折する方向とは反対側に位置する膜材の膜材表面に沿って上記一対の梁材の間の上記梁材と上下で重ならない位置で上記梁材と平行若しくは略平行に延びると共に上記リンク部材に連結して、上記リンク部材が上記屈折するに従って当該屈折方向に引っ張られることで上記二重空気膜を構成する膜材を折り畳み方向に押し付ける１又は２以上の押えケーブルを備えることを特徴としている。
【０００８】
本発明によれば、押さえケーブルは、上下に屈折するリンク部材に連結しているため、一対の梁材間が接近してリンク部材が下方若しくは上方に屈折するに従って、当該押さえケーブルは、当該屈折方向に引っ張られることで、膜材を折り畳み方向に押し付ける。
次に、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した構成に対し、押えケーブルの延在方向に相対移動可能な状態で当該押えケーブルが膜材から離れるのを抑える案内部材を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、案内部材の存在によって、膜材の長さ変化に押さえケーブルが追従可能となって、押さえケーブルから膜材への不要な力の伝達が防止される。
次に、請求項３に記載した発明は、請求項１又は請求項２に記載した構成に対し、可撓性を有する繋ぎ材によって、上記二重空気膜を構成する上膜材と下膜材との間を上下に連結することを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態の基礎となる開閉式膜屋根構造の概要を説明する斜視図である。
本実施形態にあっては、屋根の一部が膜屋根構造となっていて、図１及び図２のように、平面視、細長い長方形形状に開口した開口部２に膜屋根１を適用した例である。すなわち、上記開口部２の全長にわたる片開き且つ折り畳み式の膜屋根１を例示したもので、上記図１においては、右側が閉じた状態を、また、左側が、開いた状態から右方に閉じ始めた状態を示している。この膜屋根１の周りには固定屋根３が配置される。
【００１２】
なお、この実施形態では、建物の本体については省略しており、その固定屋根３が図２に示されるだけであるが、建物としては、スポーツ施設，コンサートホール，多目的ホール等の大型の建物であれば各種のものに適用することができる。また、適用する建物は大型の建物に限定されない。
上記固定屋根３に開口した平面視長方形の開口部２の左右の長辺の縁に沿って、それぞれ固定屋根３の下側にキールトラス４が架設されている。キールトラス４の両端は建物における柱などの耐荷部分に支持されていて、膜屋根１と固定屋根３の荷重をキールトラス４を介して上記耐荷部分が支持している。
【００１３】
上記左右に対向するキールトラス４の上側には、固定屋根３の縁に沿って走行路となる走行レール５が設けられている。走行レール５は開口部２の左右の長辺の縁に沿い平面視において平行をなしており、固定屋根３は中央部が高く周囲部が低い形状をしているため、左右の走行レール５もそれに倣って側面視において同一のアーチ型をしている。
【００１４】
その走行レール５間に複数の大梁６が架設されている。その複数の大梁６は、走行レール５の延在方向に沿って並列している。この大梁６は本発明における梁材を構成する。
ここで、各大梁６における左右の各走行レール５と対向する部分には、車輪等からなる走行体が設けられ、該走行体が走行レール５に沿って走行することで、各大梁６は、走行レール５に沿って移動可能となっている。なお、上記走行体は、各走行レール５に対してそれぞれ前後二箇所ずつ取り付けられている。また、各大梁６に取り付けられた走行体における少なく一台の走行体には、大梁６を走行駆動するための駆動装置が設けられている。駆動装置としては、大梁６を往復走行させるための駆動力を出力できる装置であれば各種のものを採用することができる。例えば走行体を車輪とし、この車輪の車軸に直接又はギヤを介して連結された電動機又は油圧モータもその一つである。また走行体としては、走行レール５に沿って摺動する機構のものなど、走行レール５に係合したまま走行レール５に沿って移動できるものを全て適用することができる。
【００１５】
ここで、上記大梁６は、上弦材６ａと下弦材６ｂとラチスバーとウェブ材とからなるトラス梁を用いている。かかる大梁６の上弦材６ａは前後幅が広く、且つ下弦材６ｂは前後幅が狭くなっていて、断面は上が広い略三角形形状をなしている。また、上弦材ａは左右に渡って同一高さをなすが、下弦材６ｂは左右において高く、中央において低くなっており、したがって大梁６は中央の上下寸法が左右より大になっている。
【００１６】
上記走行レール５に配設された各隣り合う大梁６の間にはそれぞれ、図１及び図３に示すように、屋根材を構成する、平面視長方形形状の膜材７が配設されている。
上記各膜材７は、図４に示すように、それぞれ上膜材８と下膜材９とからなる二重膜構造となっていると共に、上下の膜材７における外周全縁が合わされて密封されることで、当該上膜材８と下膜材９との間に空気室１０が形成されている。その二重空気膜を構成する膜材７の前後両端部がそれぞれ大梁６に定着されることで、膜材７は隣り合う大梁６に支持されている。
【００１７】
また、隣り合う大梁６における両端部間がそれぞれ、リンク部材を構成する平板状の繋ぎ梁１１で連結されると共に、上記膜材７の左右両端部がそれぞれ上記繋ぎ梁１１に定着されることで支持されている。なお、図１では繋ぎ梁１１は省略してある。
上記各繋ぎ梁１１は、その両端部が上記大梁６に対して上下方向に回動可能に連結されると共に、図５〜図８に示されるように、その延在方向中央部（以下、ヒンジ部１２と呼ぶ）がヒンジを構成して下方に屈折可能となっている。ここで、上記繋ぎ梁１１におけるヒンジ部１２は、屈折した際に左右の間に所定の隙間が形成される形状となっていると共に、排水ピット１３が形成されている。該排水ピット１３には排水管が接続されている。
【００１８】
ここで、本実施形態では、繋ぎ梁１１の外側（固定屋根３側）にもシングル膜が設けられて、膜屋根１と固定屋根３との間の雨仕舞を構成している。
また、図３及び図５〜図８に示すように、上膜材８の上面に沿って押さえケーブル１６が配置されている。該押さえケーブル１６は、大梁６と略平行に配置されるように、膜材７の中央部に沿って配置され、その両端部が繋ぎ梁１１におけるヒンジ部１２に固定されている。
【００１９】
また、押さえケーブル１６の上側には、当該押さえケーブル１６の延び方向に沿ってフラップ膜１７が配置され、該フラップ膜１７の左右両側部分１７ａが上膜材８に対し連続して若しくは所定間隔毎に接着剤などで固定されている。このフラップ膜１７は案内部材を構成し、当該フラップ膜１７によって、押さえケーブル１６は、延在方向に摺動可能な状態で上膜材８から離れることが防止されると共に、押さえケーブル１６の上膜材８に対する配置位置が左右にずれることを防止している。
【００２０】
なお、上記フラップ膜１７は、膜材７表面上にある押さえケーブル１６部分を全て覆うように配置されているが、これに限定されない。要は、押さえケーブル１６を延在方向に摺動可能な状態で上膜材８に沿って配置されるように拘束できればよい。また、押さえケーブル１６を上膜材８の下面に沿って配置しても良い。
また、上記上膜材８と下膜材９との間が、図４に示すように、上下に延びる落とし糸１８（繋ぎ材）によって連結されている。
【００２１】
該落とし糸１８は、図９に示すように、大梁６間のほぼ中央部位置に沿って所定間隔毎に配置されている。落とし糸１８が帯状の部材であれば、図１０に示すように、落とし糸１８の各端部を各膜材７の内面に溶着して固定すればよいし、図１１に示すように、落とし糸１８がロープ状の部材であれば、各膜材７の内面にはとめ１８ａを取り付け、該はとめ１８ａに落とし糸１８の各端部を連結すれば良い。
【００２２】
また、上記上下の膜材７間に形成された空気室１０には、図４に示すように、加圧装置を構成する送風装置19、及び排気通路２０が接続され、該排気通路２０の端部にはチャンバ２１が設けられている。その送風装置19及びチャンバ２１は、それぞれ個別に大梁６に支持されている。
上記チャンバ２１には複数枚の開閉扉２２（ダンパ）が設けられている。各開閉扉２２は、図１２に示すように、それぞれ上側が上下に回転可能に当該チャンバ２１に軸支されていると共に、図１３及び図１４に示されるように、重り２３によって閉じ方向に付勢されている。なお、閉じ方向への付勢は、重り２３に限定されず、コイルバネ等によって開閉扉２２を閉じ方向に付勢しても良い。なお、図１２のダンパ装置では開閉扉２２（ダンパ）が３枚の場合を例示する。なお、開閉扉２２（ダンパ）の開閉を電機制御により行うことも可能である。
【００２３】
次に、上記構成の膜屋根１の作用・効果などについて説明する。
図１のように、走行駆動装置を駆動させることで膜屋根１の各大梁６を前後いずれかに移動させると、隣り合う大梁６の間隔が順次拡がり、繋ぎ梁１１は伸展しながら各膜材７によって屋根面が覆われて屋根が閉じ、一方、上記大梁６間の間隔が順次縮小し、繋ぎ梁１１が下方に屈折して各膜材７が順次折り畳まれることで屋根の開放が行われる。すなわち、膜屋根１を閉じるときには、図１における左半部に示すように、大梁６が矢印方向に順次走行することにより繋ぎ梁１１は伸展され膜材７が広げられる。また逆に膜屋根１を開くときには、各大梁６の走行駆動装置の動力により各大梁６が上記閉じるときの逆方向に走行して、隣接する大梁６間が接近することにより、繋ぎ梁１１は下方に屈折し、膜屋根１の膜材７が各大梁６間に順次折り畳まれていく。かくして、膜屋根１の開閉は一端部の大梁６から他端部の大梁６に向けて各大梁６が順次移動することによって行われる。
【００２４】
また、上記のように膜材７を広げて屋根を閉じる場合には、送風装置19を駆動して二重空気膜の上膜材８と下膜材９との間に形成された空気室１０内に空気を圧送して各膜材７に所要の張力を付加することで、風などによる膜材７のばたつきを防止すると共に、膜材７の展開後の形状を安定化させる。また、空気室１０を形成することで、膜屋根１が閉じたときには断熱性の高い屋根となる。
【００２５】
このとき、空気室１０内の圧力が所定圧を越えると、図１４のように、その圧力Ｐによって各開閉扉２２（ダンパ）が重り２３に抗して上記圧力Ｐに応じた開度に自動的に開くことで排気が行われて、膜材７に必要以上の張力が付与されることが防止される。
また、隣り合う大梁６を接近させて、屋根を開くとき（膜材７を折り畳むとき）には、図１５のように、隣り合う大梁６間の接近に伴って、上記空気室１０が、その形状が変化すると共に体積が小さくなりながら、膜材７は下側に折り畳まれていく。このとき、空気室１０内の圧が高くなるが、その圧力によってダンパが重り２３に抗して自動的に開くことで排気が行われる。
【００２６】
このように、膜屋根１の開閉に伴う空気室１０の減圧調整を電気制御によらずに機械的に行うことができる。
また、隣り合う大梁６を接近させて膜材７を折り畳む場合には、左右の繋ぎ梁１１のヒンジ部１２が下側に屈曲することで、膜材７における繋ぎ梁１１に定着している左右両端部は下方に引き込まれるが、そのままでは、上膜材８は上方に加圧されていることから下側に引き込まれ難い。これに対し、本実施形態では、上膜材８の中央部が、繋ぎ梁１１のヒンジ部１２に連結された押さえケーブル１６によって押えられていることから、上膜材８は下側に引き込まれる。すなわち、繋ぎ梁１１が下方に屈曲することによって押さえケーブル１６も下側に変位して、図１６から図１７に変化するように、当該押さえケーブル１６によって上膜材８が下側に押さえつけられることで、上膜材８も確実に下側に折り畳まれる。
【００２７】
ここで、押さえケーブル１６を膜材７に直接固定すると、膜材７の長さ変化に追従できずに膜材７が破損するおそれがあるが、本実施形態では、フラップ膜１７を介して摺動可能な状態で押さえケーブル１６を上膜材８表面に止めてあるので、膜材７の展開・折り畳みに応じて押さえケーブル１６が追従して当該押さえケーブル１６が上膜材８に接した状態を常に維持できるようになっている。
【００２８】
また、上膜材８と下膜材９との間が落とし糸１８で連結されていることから、膜材７が折り畳まれる際に、上膜材８と下膜材９の間隔が所定以上離れることが防止される。すなわち、図１８のように、開状態に移行する際に、空気室１０内の圧によって、上下の膜材７はそれぞれ上側及び下側に膨らもうとするが、図１９に示すように、落とし糸１８が、上下膜材９の広がりを所定位置で拘束することで、開閉時における膜材７のバタツキを抑える。また、閉じる際に上膜材８は下膜材９によって下側に引っ張られることで、上膜材８を下方に引き込みやすくなる。
【００２９】
ここで、屋根を閉じた状態では、上膜材８は、空気室１０への加圧によって上に凸に膨らんだ状態となっていて、雨が繋ぎ梁１１側に流れるが、その雨は繋ぎ梁１１に設けた排水ピット１３から排出される。
また、シングル膜によっても雨が、膜屋根１と固定屋根３の境界部分から室内に浸入することが防止されている。シングル膜は、屋根開放時には、隣り合う大梁６間が接近するにつれて上側に持ち上がってデルタ状に折り畳まれるようになっている。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１又は請求項２に係る発明によれば、膜屋根構造を開閉式としても確実に膜材を折り畳むことが可能となる。
特に、請求項２を採用することで、確実に押えケーブルで膜材を押さえることが可能となってより確実に膜材を折り畳み可能となる。
【００３１】
さらに、請求項３又は請求項４に係る発明を採用することで、膜材の変形やばたつきを低減可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく実施形態に係る開閉式膜屋根構造の概要を示す斜視図である。
【図２】本発明に基づく実施形態に係る大梁の支持構造を示す断面図である。
【図３】本発明に基づく実施形態に係る開閉式膜屋根を説明する平面図である。
【図４】本発明に基づく実施形態に係る開閉式膜屋根を説明する模式図である。
【図５】本発明に基づく実施形態に係る繋ぎ梁と押さえケーブルとの関係を示す図である。
【図６】本発明に基づく実施形態に係る繋ぎ梁が閉じた状態を示す図である。
【図７】本発明に基づく実施形態に係る繋ぎ梁が閉じた状態を示す図である。
【図８】本発明に基づく実施形態に係るヒンジ部位置の設備構成を示す図である。
【図９】本発明に基づく実施形態に係る落とし糸の配置例を示す図である。
【図１０】本発明に基づく実施形態に係る落とし糸の止め方の例を示す図である。
【図１１】本発明に基づく実施形態に係る落とし糸の止め方の例を示す図である。
【図１２】本発明に基づく実施形態に係るダンパを示す正面図である。
【図１３】本発明に基づく実施形態に係るダンパの閉状態を示す模式図である。
【図１４】本発明に基づく実施形態に係るダンパの開状態を示す模式図である。
【図１５】本発明に基づく実施形態に係る空気室の変化を示す図である。
【図１６】本発明に基づく実施形態に係る押さえケーブルの作用を示す図である。
【図１７】本発明に基づく実施形態に係る押さえケーブルの作用を示す図である。
【図１８】落とし糸１８が無い場合の作用を示す図である。
【図１９】落とし糸１８が有る場合の作用を示す図である。
【符号の説明】
１    膜屋根
２    開口部
３    固定屋根
４    キートラス
５    走行レール
６    大梁（梁材）
７    膜材
８    上膜材
９    下膜材
１０  空気室
１１  繋ぎ梁（リンク部材）
１２  ヒンジ部
１５  シングル膜
１６  押さえケーブル
１７  フラップ膜（案内部材）
１８  落とし糸（繋ぎ材）
１９  送風装置（加圧装置）
２０  排気通路
２１  チャンバ
２２  開閉扉（ダンパ）
２３  重り（付勢体）
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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